Page 176 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

Numerical Simulation Driven Hot Working Technology for High-temperature Alloys
数值模拟驱动的高温合金热加工技术

2. 无损检测法
无损检测法主要有 X 射线衍射法，中子衍射法、同步衍射法、超声波法和
磁性法，其中 X 射线衍射法又包括普通 X 射线衍射法和硬 X 射线衍射法（或同

步衍射法）。这些均是利用材料中残余应力状态引起的某种物理效应，建立起某
一物理量与残余应力（或应变）间的关系，通过测定这物理量推算出残余应力来。
X 射线的原理与中子衍射相似，由于 X 射线的波长较大，其探测深度和精度不
及中子衍射，但 X 射线源较中子源易于获得，因此工业上 X 射线的应用远较中

子衍射为广。因此 X 射线衍射法的工程上最为应用广泛，其余方法理论上尚不
够完善，或者相应的测试设备比较稀缺，工程应用受到限制。
（1）X 射线衍射法
盲孔法尽管是最常用的残余应力检测方法，但或多或少会对构件造成损伤，

这在很多情况下是不被允许的，如对于压力容器，就绝不允许破损。这使得人们
必须去研究别的检测方法，其中，X 射线法较为成熟，在已经发展出的众多无损
检测多晶体材料表面残余应力的方法中，X 射线最可靠、成熟，其实用性为各界
所公认。X 射线衍射法的基本原理是通过测量晶体结构的变化来测量应变的变化

来测量应变。X 射线穿透能力有限，因而仅能测量材料与制品浅表层范围内的平
均二维应力，该法的主要缺点是尺寸和几何形状有很大限制。
组成金属材料的晶粒是由一定晶体结构的无数晶胞组成的，在其被测区域的
X 光照射面积内含有足够多的晶粒，且各晶粒的晶体学取向是充分紊乱的，以至

采用任意指数的晶面参与衍射，都有足够多的相同晶面指数的晶面参与衍射。当
金属受到力的作用时就会发生应变，晶粒中的不同晶面指数的晶面应变各不相同。
只要知道了晶粒内特定晶面族面间距的变化，经布拉格方程就可得到应变量的大
小，然后根据胡克定律即可求得应力值。

X 射线测残余应力一般有以下特点：①速度快，准备工作简单；②理论成
熟，精度高，结果可靠；③非破坏性测量，对金属构件的性能损害小，表面应力
测量时属无损检测，必须剥层测内部应力时，属有损检测；④无需制备样品能够
直接测量；⑤可测量指定点的应力分布情况；⑥一定条件下，可测定复相材料中

某一指定相的应力；⑦测材料弹性应变时往往是弹性应变和范性应变之和。由于
X 射线衍射法的无损性，这种方法向来在焊接结构残余应力测量中的应用研究十
分广泛。X 射线法由于是通过直接测量晶体的原子间距来得到构件的变形信息，

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