XRD应力性能技术探测检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-05-12  

X射线衍射(XRD)应力性能技术是一种基于晶体学原理的非破坏性检测手段,通过分析材料内部晶格应变分布实现残余应力的精确测量。其核心在于利用布拉格方程与衍射峰位移的定量关系,结合多轴倾转法或sin²ψ法计算应力张量。该技术适用于金属、陶瓷及复合材料等晶体材料的表面与近表面应力分析,需严格控制入射角精度、样品定位及数据拟合算法以确保结果可靠性。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

XRD应力性能技术主要针对以下关键指标进行量化分析:

残余应力分布:测定材料加工成型或服役过程中产生的宏观/微观残余应力场

应力梯度特征:解析沿深度方向的应力变化规律(通常可达50μm深度)

晶体结构参数:同步获取晶格常数、择优取向度等微观结构信息

相变诱导应力:监测多相材料中不同物相间的内应力交互作用

动态应力响应:结合原位加载装置实现外载作用下的实时应力监测

检测范围

材料类别典型应用领域可测应力类型
金属合金航空发动机叶片/焊接接头/冷轧板材Ⅰ型/Ⅱ型残余应力
陶瓷材料热障涂层/结构陶瓷部件热失配应力/相变应力
复合材料碳纤维增强基体/金属基复合材料界面结合应力/热残余应力
半导体材料晶圆薄膜/封装结构外延生长应力/封装热应力
地质样品岩石矿物/古生物化石构造应力/成岩作用应力

检测方法

θ-2θ扫描法:固定入射角与衍射角同步扫描模式,适用于各向同性材料的表面法向应力测定

sin²ψ法:通过改变样品倾角ψ获取多组衍射数据,建立应变-角度数学模型求解三维应力张量

侧倾法(Ω法):采用平面内旋转方式消除几何阴影效应,特别适合粗糙表面或复杂形状试样分析

能量色散法:利用多波长X射线同步采集不同晶面衍射信号,提升测试效率与空间分辨率(可达0.1mm²)

全场成像法:结合二维探测器与同步辐射光源实现微区应力分布快速成像(分辨率≤5μm)

检测仪器

高分辨率X射线衍射仪(HR-XRD)

- X射线源:Cu靶Kα辐射(λ=0.15406nm),功率≥3kW

-测角仪精度:角度重复性≤0.0005°

-探测器系统:闪烁计数器+石墨单色器组合配置

微区应力分析仪(μ-XSA)

-聚焦光路:多层膜镜+毛细管透镜复合聚焦(光斑尺寸≤50μm)

-多维运动平台:XYZ三轴定位精度±1μm

-真空环境模块:10⁻³Pa级低真空腔体消除空气散射干扰

原位加载衍射系统(In-situ XRD)

-力学加载单元:最大载荷20kN(拉伸/压缩/弯曲复合模式)

-高温模块:RT-1600℃可控温加热台(控温精度±1℃)

-同步采集系统:高速光子计数探测器(采集频率≥100Hz)

便携式现场检测仪(Field-XRD)

-微型X射线管:W靶微焦斑源(尺寸≤100μm)

-固态探测器:硅漂移室SDD(能量分辨率<140eV)

-防护设计:铅屏蔽层+剂量报警双重安全机制

*注:所有仪器均需定期进行NIST标准样品校准(如SRM660c LaB6),并通过Rietveld精修算法验证数据准确性。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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