XRD应力分析检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-05-12  

X射线衍射(XRD)应力分析是一种基于晶体学原理的非破坏性检测技术,通过测量材料晶格应变推算宏观残余应力分布。该方法适用于金属、陶瓷及复合材料等晶体材料的表面与近表面应力分析,核心参数包括衍射角偏移量、晶面间距变化及弹性常数校准。检测过程需严格遵循ASTME915或ISO21466标准规范。

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应力分析主要针对材料内部残余应力的定量表征与分布研究:

表面残余应力测定:评估机械加工、热处理等工艺引起的表层应力状态

三维应力张量解析:通过多方位衍射数据重构空间应力场

相变诱发应力分析:监测材料相变过程中晶格畸变产生的内应力

薄膜/涂层体系应力评估:量化基体-涂层界面处的热失配应力

疲劳损伤累积监测:跟踪循环载荷作用下的微观应力演化规律

检测范围

本技术适用于各类具有晶体结构的工程材料:

材料类别典型应用场景
金属及合金焊接接头残余应力评估、齿轮渗碳层应力分布
陶瓷材料烧结体热残余应力分析、脆性断裂机制研究
高分子晶体注塑成型制品取向应力表征
复合材料纤维增强界面应力传递效率测试
半导体材料晶圆加工过程中的微区应力映射

检测方法

标准测试流程包含以下关键步骤:

样品制备与定位:表面电解抛光消除加工硬化层(深度≤50μm),建立样品坐标系与测角仪运动关联模型

衍射几何优化:根据材料特性选择θ-θ或θ-2θ扫描模式,优化入射角与接收狭缝参数

晶面选择与校准:依据材料晶体结构选定特征衍射峰(如铁素体α-Fe的211晶面),采用标准无应力样品进行角度基准校正

ψ角扫描策略:采用固定ψ法或倾斜ψ法获取不同方位角的衍射数据(典型ψ角范围±45°)

数据处理与计算:基于sin²ψ法建立应变-角度关系曲线,结合弹性常数矩阵计算主应力分量及方向角

误差修正与验证:应用洛伦兹极化因子校正、样品曲率补偿等算法提升测量精度(可达±20MPa)

检测仪器

现代XRD应力分析系统由以下核心模块构成:

高分辨率测角仪:配备闭环伺服电机驱动(角度分辨率≤0.0001°),支持XYZ三轴自动定位系统

微焦斑X射线源:Cr-Kα(λ=2.2897Å)或Cu-Kα(λ=1.5406Å)靶材可选,焦斑尺寸可调范围50-500μm

多维样品台系统:集成旋转/倾斜/平移功能(定位精度±1μm),适配异形件装夹需求

能谱敏感探测器:采用位敏正比计数器(PSPC)或二维面探测器(CCD),计数率≥106/s

环境控制单元:可选配高温腔室(最高1200℃)或力学加载装置实现原位测试功能

专用分析软件:集成JADE、LEPTOS等专业模块实现全自动数据采集与应力场可视化重构



※测试报告应包含仪器型号/软件版本/环境参数等溯源信息※

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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