Pomiar napr e za pomoc dyfrakcji promieni x i neutron w
Download
1 / 67

- PowerPoint PPT Presentation


  • 187 Views
  • Uploaded on

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).

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '' - iman


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

Trzy poziomy napr e w polikrysztale
Trzy poziomy naprężeń w polikrysztale neutronów

sI makroskopowe, długo zasięgowe

sII wewnętrzne – o zasięgu wewnątrz ziarna

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



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 odkształcenia

Warunek Braggów

W monokrysztale uzyskuje się refleksy odpowiadające różnym odległościomd


Wp yw napr e na sta e sieciowe
Wpływ naprężeń na stałe sieciowe odkształcenia

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 odkształcenia

  • 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 odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia 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 odkształcenia

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


Napr enia tr josiowe
Naprężenia trójosiowe odkształcenia


Widma lamp rentgenowskich
Widma lamp rentgenowskich odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia 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 odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia

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 odkształcenia


Liniowa funkcja d sin2 y
Liniowa funkcja D(sin2 odkształcenia y)

TiN-layer-steel composite,

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


Napr enia po piaskowaniu
Naprężenia po piaskowaniu odkształcenia

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(sin2 odkształcenia y)

Curved lines, splitting lines and oscillations

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


Anomalie
Anomalie odkształcenia

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 odkształcenia

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

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


Przyk ady funkcji
Przykłady funkcji odkształcenia


Przyk ady funkcji 2
Przykłady funkcji odkształcenia 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 dyfrakcyjnych

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 dyfrakcyjnych

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 dyfrakcyjnych

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 po 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 po deformacji plastycznej

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


Uk ady dwu fazowe
Układy ‘dwu-fazowe’ po deformacji plastycznej

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 po deformacji plastycznej

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’ po deformacji plastycznej

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 po deformacji plastycznej


Problemy
Problemy po deformacji plastycznej


Przyk ady problem w
Przykłady problemów po deformacji plastycznej


Przyk ady problem w 2
Przykłady problemów 2 po deformacji plastycznej


Przyk ady problem w 3
Przykłady problemów 3 po deformacji plastycznej


Przyk ady problem w 4
Przykłady problemów 4 po deformacji plastycznej


Wykorzystanie 1 utwardzanie laserowe
Wykorzystanie 1 – utwardzanie laserowe po deformacji plastycznej


Wykorzystanie 2 piaskowanie
Wykorzystanie 2 - piaskowanie po deformacji plastycznej


Wykorzystanie 3 spoina
Wykorzystanie 3 - spoina po deformacji plastycznej

Upper surface

Bottom surface

sL - równolegle

sT - prostopadle


Wykorzystanie 3 spoina1
Wykorzystanie 3 - spoina po deformacji plastycznej

Upper surface

Bottom surface

sL - równolegle

sT - prostopadle


Aparatura

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

Aparatura

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


Goniometr
Goniometr po deformacji plastycznej


X3000 w laboratorium
X3000 w laboratorium po deformacji plastycznej


Kalibracja
Kalibracja... po deformacji plastycznej


Specyfikacja techniczna xstress 3000
Specyfikacja techniczna Xstress 3000 po deformacji plastycznej


Podsumowanie xrd
Podsumowanie XRD po deformacji plastycznej

  • 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 po deformacji plastycznej

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 po deformacji plastycznej

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 po deformacji plastycznej

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 po deformacji plastycznej

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 po deformacji plastycznej

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 po deformacji plastycznej

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 po deformacji plastycznej

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 po deformacji plastycznej

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

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