準直器和搖擺法對應力測量的影響

Ｘ射線衍射技術是目前研究物質微觀結構有效的無損檢測方法之一，在物理、化學、材料科學等領域中都得到了廣泛應用。多晶材料在經過形變、相變等過程后，材料內部晶粒會發生晶格應變，晶格應變會使晶面間距發生變化。根據布拉格方程可知，晶面間距的變化會導致衍射角度的變化，通過測定特定晶面在不同方位角的衍射角變化，可以計算出材料的應力。

在相同測試條件下，對不同晶粒尺寸的材料進行測試，晶粒尺寸較大的材料會出現較大的線性偏差，導致其殘余應力的測試結果不可靠。因此，不同晶粒尺寸的材料需選用合適的測試參數。

利用Ｘ射線衍射法測試材料的殘余應力，需要足夠多的晶粒參與衍射，才能得到準確、可靠的測試結果。增加參與衍射晶粒數目的方法有增大準直管直徑法和搖擺法。準直管直徑的大小決定了射出的Ｘ射線數量，增大準直管直徑可以直接增大Ｘ射線照射在材料表面的面積。搖擺法是在探測器接收衍射信號的過程中，使Ｘ射線管和探測器在試樣表面法線與應力測試方向所構成的psi平面內左右搖擺一定的角度，獲得的衍射峰形是在擺動范圍內的各個角度下獲得衍射峰線性疊加的結果。

衍射峰曲線是由材料表面參與衍射的晶粒累加而成。細晶材料的晶粒尺寸較小，在測試面積相同的條件下，參加衍射的晶粒較多，衍射峰峰形飽滿完整且對稱性好，從而使其測試結果的線性偏差較小。較大晶粒材料在測試面積相同的條件下，參與衍射的晶粒較少，衍射晶面法線在空間不呈連續分布，無法得到挑高飽滿的衍射峰峰形，對定峰的準確性有一定影響，從而影響數據擬合的準確性。

準直管直徑和擺動角度對無應力粉末及細晶材料的殘余應力測試結果影響不大，對較大晶粒材料的殘余應力測試結果影響較大；增大準直管直徑和采用擺動法可以增加參與衍射的晶粒數量，提高衍射峰的強度，有利于擬合計算；采用較大的準直管直徑并增大擺動角度，可以改善較大晶粒材料衍射峰峰形及對稱性，提高殘余應力測試結果的準確性。