組合式X射線衍射殘余應力分析儀主要功能

采用X射線衍射技術，能對各種金屬材料零部件在鑄造、鍛造、焊接、熱處理和機加工以及噴丸等表面處理后進行非破壞性殘余應力檢測，既可以在實驗室鉛玻璃防護罩內(nèi)對試樣進行測試（Z軸700mm自動行程），又可以攜帶到工作現(xiàn)場對各種成品零部件的不同部位（例如在120mm圓孔內(nèi)部非破壞測試）進行殘余應力的定量分析，并且在測量殘余應力的同時測量剪切應力。

測試精度滿足ASTM E915標準，連續(xù)10次測量鐵粉應力誤差少于±14MPa。碳鋼材料每個點應力測試不超過3-4分鐘（取22個PSI斜邊）；300W細聚焦陶瓷X射線管，5～30kV，0～7mA連續(xù)可調(diào)；完全安全自鎖的輻射安全柜，X光警示燈，安全互鎖，從鉛玻璃窗戶3個面可以觀察儀器工作狀況，輻射安全滿足GB 16355等X射線防護標準。機柜內(nèi)配置自動Z軸，500mm高精度導軌。

當一束單色X射線入射到晶體時，由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成，這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線波長有相同數(shù)量級，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產(chǎn)生強X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強度，與晶體結構密切相關。這就是X射線衍射的基本原理。

X射線衍射布拉格方程

1913年英國物理學家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在勞厄發(fā)現(xiàn)的基礎，不僅成功地測定了NaCl、KCl等的晶體結構,并提出了作為晶體衍射基礎的著名公式──布拉格方程：2dsinθ=nλ

式中d為晶面間距；n為反射級數(shù)；θ為掠射角；λ為X射線的波長。布拉格方程是X射線衍射分析的根本依據(jù)。

X射線衍射運動學衍射理論

Darwin的理論稱為X射線衍射運動學理論。該理論把衍射現(xiàn)象作為三維Frannhofer衍射問題來處理，認為晶體的每個體積元的散射與其它體積元的散射無關，而且散射線通過晶體時不會再被散射。雖然這樣處理可以得出足夠精確的衍射方向，也能得出衍射強度，但運動學理論的根本性假設并不完全合理。因為散射線在晶體內(nèi)一定會被再次散射，除了與原射線相結合外，散射線之間也能相互結合。Darwin不久以后就認識到這點，并在他的理論中作出了多重散射修正。

X射線衍射動力學衍射理論

Ewald的理論稱為動力學理論。該理論考慮到了晶體內(nèi)所有波的相互作用，認為入射線與衍射線在晶體內(nèi)相干地結合，而且能來回地交換能量。兩種理論對細小的晶體粉末得到的強度公式相同，而對大塊完整的晶體，則必須采用動力學理論才能得出正確的結果。

物質結構的分析盡管可以采用中子衍射、電子衍射、紅外光譜、穆斯堡爾譜等方法，但是X射線衍射是最有效的、應用最廣泛的手段，而且X射線衍射是人類用來研究物質微觀結構的第一種方法。X射線衍射的應用范圍非常廣泛，現(xiàn)已滲透到物理、化學、地球科學、材料科學以及各種工程技術科學中，成為一種重要的實驗方法和結構分析手段，具有無損試樣的優(yōu)點。

X射線是一種波長很短(約為20～0.06埃)的電磁波，能穿透一定厚度的物質，并能使熒光物質發(fā)光、照相乳膠感光、氣體電離。在用高能電子束轟擊金屬“靶”材產(chǎn)生X射線，它具有與靶中元素相對應的特定波長，稱為特征（或標識）X射線?？紤]到X射線的波長和晶體內(nèi)部原子面間的距離相近，1912年德國物理學家勞厄(M.von Laue)提出一個重要的科學預見：晶體可以作為X射線的空間衍射光柵,即當一束 X射線通過晶體時將發(fā)生衍射，衍射波疊加的結果使射線的強度在某些方向上加強，在其他方向上減弱。分析在照相底片上得到的衍射花樣，便可確定晶體結構。這一預見隨即為實驗所驗證。

X 射線衍射技術已經(jīng)成為最基本、最重要的一種結構測試手段，其主要應用主要有以下幾個方面：

X射線衍射物相分析

物相分析是X射線衍射在金屬中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把對材料測得的點陣平面間距及衍射強度與標準物相的衍射數(shù)據(jù)相比較，確定材料中存在的物相；后者則根據(jù)衍射花樣的強度，確定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的關系和檢查材料的成分配比及隨后的處理規(guī)程是否合理等方面都得到廣泛應用。

X射線衍射結晶度的測定

結晶度定義為結晶部分重量與總的試樣重量之比的百分數(shù)。非晶態(tài)合金應用非常廣泛，如軟磁材料等，而結晶度直接影響材料的性能，因此結晶度的測定就顯得尤為重要了。測定結晶度的方法很多，但不論哪種方法都是根據(jù)結晶相的衍射圖譜面積與非晶相圖譜面積決定。

X射線衍射精密測定點陣參數(shù)

精密測定點陣參數(shù) 常用于相圖的固態(tài)溶解度曲線的測定。溶解度的變化往往引起點陣常數(shù)的變化；當達到溶解限后，溶質的繼續(xù)增加引起新相的析出，不再引起點陣常數(shù)的變化。這個轉折點即為溶解限。另外點陣常數(shù)的精密測定可得到單位晶胞原子數(shù)，從而確定固溶體類型；還可以計算出密度、膨脹系數(shù)等有用的物理常數(shù)。

X射線衍射X射線衍射儀

基本構成

（1） 高穩(wěn)定度X射線源　提供測量所需的X射線, 改變X射線管陽極靶材質可改變X射線的波長, 調(diào)節(jié)陽極電壓可控制X射線源的強度。

（2） 樣品及樣品位置取向的調(diào)整機構系統(tǒng)　樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。

（3） 射線檢測器　檢測衍射強度或同時檢測衍射方向, 通過儀器測量記錄系統(tǒng)或計算機處理系統(tǒng)可以得到多晶衍射圖譜數(shù)據(jù)。

（4） 衍射圖的處理分析系統(tǒng)　現(xiàn)代X射線衍射儀都附帶安裝有專用衍射圖處理分析軟件的計算機系統(tǒng), 它們的特點是自動化和智能化。