Pomiar napr e za pomoc dyfrakcji promieni x i neutron w
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 67

Pomiar naprężeń za pomocą dyfrakcji promieni X i neutronów PowerPoint PPT Presentation


  • 124 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Pomiar naprężeń za pomocą dyfrakcji promieni X i neutronów. Bolesław AUGUSTYNIAK. Trzy poziomy naprężeń w polikrysztale. s I makroskopowe, długo zasięgowe. s II wewnętrzne – o zasięgu wewnątrz ziarna. s III wewnętrzne – o zasięgu wokół defektów struktury (dyslokacje, wydzielenia).

Download Presentation

Pomiar naprężeń za pomocą dyfrakcji promieni X i neutronów

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Pomiar napr e za pomoc dyfrakcji promieni x i neutron w

Pomiar naprężeń za pomocą dyfrakcji promieni X i neutronów

Bolesław AUGUSTYNIAK


Trzy poziomy napr e w polikrysztale

Trzy poziomy naprężeń w polikrysztale

sI makroskopowe, długo zasięgowe

sII wewnętrzne – o zasięgu wewnątrz ziarna

sIII wewnętrzne – o zasięgu wokół defektów struktury (dyslokacje, wydzielenia)


Definicja sk adowych napr e

Definicja składowych naprężeń


Istota pomiaru sta ej sieciowej i odkszta cenia

Istota pomiaru stałej sieciowej i odkształcenia

Warunek Braggów


Istota pomiaru sta ej sieciowej 2

Istota pomiaru stałej sieciowej 2

Warunek Braggów

W monokrysztale uzyskuje się refleksy odpowiadające różnym odległościomd


Wp yw napr e na sta e sieciowe

Wpływ naprężeń na stałe sieciowe

W monokrysztale bez naprężeń stałe d są takie same....

Efekt działającego naprężenia s jednoosiowego: zmiana stałej sieciowe, zależnie od kierunku działania s

d1 < dO oraz d2 > dO


Oszacowanie przesuni cia piku

Oszacowanie przesunięcia piku

  • Uwaga:

  • dla e = 1*10-3 i cot Q =1

  • Q = 1*10-3 -> 0,06o

    o tyle przemieści się maksimum


Napr enia jednoosiowe

Naprężenia jednoosiowe

Wartość odkształcenia materiału jest dodatnia dla kierunku równoległego do osi naprężeń i ujemna dla kierunku prostopadłego


Oznaczenia kierunk w badania odkszta ce

Oznaczenia kierunków badania odkształceń

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Pomys na pomiar e dla r nych ustawie powierzchni pr bki wzgl dem osi goniometru

Pomysł na pomiar e dla różnych ustawień powierzchni próbki względem osi goniometru

Skręca się powierzchnię lub skręca się oś goniometru


R ne po o enia goniometru wzgl dem powierzchni pr bki

Różne położenia goniometru względem powierzchni próbki

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Napr enia tr josiowe

Naprężenia trójosiowe


Widma lamp rentgenowskich

Widma lamp rentgenowskich

The characteristic radiation: K series of a Cr tube and L series of a W tube

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Widma lamp rentgenowskich 2

Widma lamp rentgenowskich 2

The characteristic radiation: K series of a Cr tube and L series of a W tube

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Dyfraktometry abc

Dyfraktometry - abc

X-ray optics in a powder diffractometer.

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Korekta na dublet k a 1 k a 2

Korekta na dublet Ka1 / Ka2

Neglecting the doublet structure of the profiles may lead to uncertainties in the furtherevaluation. This situation may be avoided either by experimental or by subsequent data treatment methods

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Szeroko piku dyfrakcyjnego zale y od mikrostruktury

Szerokość piku dyfrakcyjnego …zależy od mikrostruktury

Reflection profiles for steels with different carbon contents.

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Nak adanie pik w w uk adach wielofazowych

Nakładanie pików w układach wielofazowych

Superposition of reflections in two-phase HPSN

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Metody ocena po o enia piku

Metody ocena położenia piku

Comparison of methods used for peak position determination

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Wyb r lampy a widmo dyfrakcyjne

Wybór lampy a widmo dyfrakcyjne

Interference lines of Au-powder obtained with different Kal- (closed column) andKbl- (open column) radiations.

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Wyb r lampy a widmo dyfrakcyjne1

Wybór lampy a widmo dyfrakcyjne

Interference lines of Fe obtained with different Kal- (closed column) andKbl- (open column) radiations.

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


G boko penetracji promieniowania x

Głębokość penetracji promieniowania X

63% penetration depth versus sin2y; material noted, different radiations and peaks.

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Stacjonarne dyfraktometry do pomiar w napr e 1

Stacjonarne dyfraktometry do pomiarów naprężeń 1

Acentric open Eulerian cradle allowing for both residual stress and texture measurements (Huber 424 - 512.51 )

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Stacjonarne dyfraktometry do pomiar w napr e 2

Stacjonarne dyfraktometry do pomiarów naprężeń 2

Typical experimental arrangement of residual stress measurements on large

components using Philips ‘PW 3050/10' diffractometer with ceramic

tube and automated slit system.

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Stacjonarne dyfraktometry do pomiar w napr e 3

Stacjonarne dyfraktometry do pomiarów naprężeń 3

Microdiffractometer with area detector, laser pointers and video microscope foradjustment of the measurement spot (Siemens 'PLATTFORM'-diffractometer with

'GADDS'-detector system)

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Wyniki badania

Wyniki badania


Liniowa funkcja d sin2 y

Liniowa funkcja D(sin2y)

TiN-layer-steel composite,

Cu-Ka radiation, {220}, fiber texture <11 l>


Napr enia po piaskowaniu

Naprężenia po piaskowaniu

The result is s11=1570+12 MPa, s22=-580+ 14 MPa, s33=-150+ 11 MPa

using the strain-stress-free lattice distance Do{ 114} = 0.091227 nm

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Anomalne wykresy d sin2 y

Anomalne wykresy D(sin2y)

Curved lines, splitting lines and oscillations

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Anomalie

Anomalie

Different lattice-strain distributions as originating from certain phenomena

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Tekstura po walcowaniu

Tekstura po walcowaniu

rolled unalloyed steel, Cr-Ka radiation, {211 },

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Przyk ady funkcji

Przykłady funkcji


Przyk ady funkcji 2

Przykłady funkcji 2


Mikronapr enia wewn trzne poszerzenie linii dyfrakcyjnych

Mikronaprężenia wewnętrzne –> poszerzenie linii dyfrakcyjnych

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Parametry szeroko ci linii dyfrakcyjnej

Parametry szerokości linii dyfrakcyjnej

FWHM

Determination of the full width at half maximum of peak interference profile.

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Korelacja szeroko ci linii z napr eniami 1

Korelacja szerokości linii z naprężeniami 1

Depth distributions of residual stresses and half-width values of differently groundSi3N 4 obtained with V Ks-radiation

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Korelacja szeroko ci linii z napr eniami 2

Korelacja szerokości linii z naprężeniami 2

Turning of hardened steel, German grade: 100 Cr Mn 6

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Makro i mikro napr enia po deformacji plastycznej

Makro i mikro naprężenia po deformacji plastycznej

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Ls i rs przy deformacji plastycznej

LS i RS przy deformacji plastycznej

LS and RS of plastically elongated specimens of iron, AI-Cu-Mg alloy,copper and nickel,

Up to the elastic limit, the LS evaluated by X-rays correspond (besidesthe difference due to the at-that-time unknown influence of the elastic anisotropy) with thevalues of the specific load and Hooke's law. After passing the yield limit, the stressesdetermined with X-rays are smaller than the mechanical ones, and after unloading RS of opposite sign (compression) remain

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Makro i mikro napr enia po deformacji plastycznej1

Makro i mikro naprężenia po deformacji plastycznej

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Uk ady dwu fazowe

Układy ‘dwu-fazowe’

Phase stresses versus

applied stresses in Fe-Fe3C (C 130 steel)/

Phase stresses versus applied stresses in WC-Co compositions

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Uk ady dwu fazowe 2

Układy ‘dwu-fazowe’ 2

AI and SiC lattice strain response parallel to the applied stress, measured using thethree Bragg's reflections indicated, in a composite sample of 20 vol.% SiC particulate in an AI(2014) matrix. The two solid lines are calculated using Young's moduli of E(AI) = 72 Gpa and E(SiC) = 420 GPa

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Dok adno bada lepa pr ba

Dokładność badań – ‘ślepa próba’

Result of a round-robin test on a ground 100Cr6 steel. Dependences of ten specimens were determined by twelve

institutions; three of them measured two specimens.

The average values of all measurements are:

s11 = -460 + 40(11) MPa,

s22 = -668 + 39(11) MPa,

s13= -58 + 17(4) MPa.


Ograniczenia fizyczne

Ograniczenia fizyczne


Problemy

Problemy


Przyk ady problem w

Przykłady problemów


Przyk ady problem w 2

Przykłady problemów 2


Przyk ady problem w 3

Przykłady problemów 3


Przyk ady problem w 4

Przykłady problemów 4


Wykorzystanie 1 utwardzanie laserowe

Wykorzystanie 1 – utwardzanie laserowe


Wykorzystanie 2 piaskowanie

Wykorzystanie 2 - piaskowanie


Wykorzystanie 3 spoina

Wykorzystanie 3 - spoina

Upper surface

Bottom surface

sL - równolegle

sT - prostopadle


Wykorzystanie 3 spoina1

Wykorzystanie 3 - spoina

Upper surface

Bottom surface

sL - równolegle

sT - prostopadle


Aparatura

http://www.stresstech.fi/content/en/11501/103/103.html

Aparatura

XSTRESS 3000 is a small, lightweight, accurate and safe X-ray diffractometer for measuring residual stresses and retained austenite contents.


Goniometr

Goniometr


X3000 w laboratorium

X3000 w laboratorium


Kalibracja

Kalibracja...


Specyfikacja techniczna xstress 3000

Specyfikacja techniczna Xstress 3000


Podsumowanie xrd

Podsumowanie XRD

  • Zalety

  • - technika uznawana za wzorcową w dla wyznaczania naprężeń I, II i III rodzaju

  • 2. Wady

  • - czasochłonna (kilkanaście minut dla uzyskania jednej wartości poziomu naprężeń),

  • tylko wartości przypowierzchniowe (głębokość kilku mm)

  • trudności przy badaniu naprężeń dla materiałów niejednorodnych (tekstura) i powierzchni zakrzywionych,

  • wymagana jest ‘kalibracja’ – wyznaczenie położeń pików dla stanu ‘odprężonego’,

  • należy przygotować powierzchnie do badań


Dyfrakcja neutron w

Dyfrakcja neutronów

Schematic drawing of a neutron diffractometer for stress measurements

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Wyb r obszaru bada

Wybór obszaru badań

Shape of the internal probe region created by different sets of slits in theincident and the diffracted beam. This is illustrated for a scatteringangle a = 90 deg which gives the best spatial resolution for given slits widths andtherefore is the standard choice.The volume V of the internal probe region is usually chosen in the range 5 to30 mm 3 to ensure reasonable counting rates. With high performance instrumentsand relatively thin samples (i.e. l mm3

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


G boko bada

Głębokość badań

Diffraction intensity versus thickness of the sample for a = 90 deg for various metals.

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Napr enia po hartowaniu

Naprężenia po hartowaniu

lattice spacingsand residualstressmeasured in a cylinder made from a plain carbonsteel and observed widths of the {211} reflection line (German grade Ck45) quenched from T = 800 C in oil.

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Napr enia po pe zaniu

Naprężenia po pełzaniu

Residual strains ex as determined by neutron diffraction in an Al2O3ceramic sample after a creep test . Note the small range of ex.

The bardenotes the spatial resolution (0.4 mm).

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Por wnanie nrd i xrd

Porównanie NRD i XRD

Latticeparametervs sin2tP as

measured in the direction of plastic

strain of a tensile test specimen

made of steel X2CrNiMoN225 (dupleks). The{220} reflection line was used both

in the neutron and the X-ray experiment.

The neutron valuesrepresent

averages over the whole cross section.

The X-ray values were obtained

by measurements on three surfaces

makingdifferentangleswith

the strain direction and plotted in

the system of co-ordinates of the

neutron experiment

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Por wnanie nrd i xrd 2

Porównanie NRD i XRD 2

Comparison between tangential (left) and radial (right) residual stressdistributions measured by neutron diffraction in the central part of anautofrettaged steel tube and by X-ray diffraction on the face of a ring cut out thetube

Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Viktor Hauk, Elsevier, 1997


Podsumowanie bada z wykorzystaniem neutron w

Podsumowanie badań z wykorzystaniem neutronów

  • (-) Bardzo kosztowne źródło neutronów (reaktor atomowy)

  • (+) możliwość badania rozkładu naprężeń WEWNĄTRZ materiału (w zakresie kilku cm)


  • Login