利用公用背底法提高X射线应力分析效率

　　在X射线应力分析中发现,对于同一种材料的不同试样,X射线衍射线的背底相对稳定。因此,在实际测量中,当衍射线的线形较好(即峰背比较大)时,如果一批试样数量较多或要对同一个试样作多次测量时,可只作一次包含完整背底的测量,求出背底方程,对于其它测量,可缩小扫描范围,并利用该背底方程对其进行背底扣除,把该背底称为公用背底,并把这种背底处理方法称为公用背底法。利用公用背底法,可以缩短扫描时间,提高测量效率。

　　文献[1]提出了一种模拟X射线衍射线的方法,而且证明,可以把模拟衍射线与从X射线衍射仪上采集到的实测衍射线看作来自同一个总体,代替实测衍射线来解决实际问题。因为实测衍射线需要进行大量的测量,耗费时间太长。因此,笔者利用模拟衍射线来讨论应用公用背底法所产生的残余应力测量结果的附加误差,为合理应用这种方法提供依据。

　　1　X射线衍射线的模拟

　　由于几何宽化和物理宽化产生的X射线衍射线可用Voigt函数来近似^[2,3]。Voigt函数曲线的线形是左右对称的,但由于吸收因子[A]、角因子L_^P以及K_^α1,K_^α2双线叠加三种因素的影响^[4],实测衍射线的线形并不对称。因此,为了使模拟衍射线的线形更加接近于真实的衍射线,需要对它进行修正。首先构造出衍射线Kα1的Voigt函数曲线,假设K_^α1,K_^α2的衍射线强度之比为2∶1,峰位角(2θ)之差为0.94°,构造出衍射线K_^α2的Voigt函数曲线,双线叠加得到Kα理想衍射线,并对它进行L_^P校正、背底叠加和[A]校正,就可以得到X射线衍射线的理想衍射线。吸收因子[A]^[5]、角因子L^_P[6,7]分别表示为:

　　式中　ψ———衍射晶面法线与试样表面法线的夹角;

　　θ———峰位角。

　　校正后的衍射线强度I_^P为:

　　式中I^_Pbef为校正前的衍射线强度。

　　理想衍射线是光滑的,而实测X射线衍射线是随机波动的,这种统计波动服从泊松分布^[8],因此采用服从泊松分布的随机数序列来调制理想衍射线,就可以得到模拟X射线衍射线。

　　取A,B,C三种材料,A材料为37SiMnNiCrMoV超高强度钢,处理工艺为油淬(890℃/8 min),退火(700℃/5 h),化学腐蚀去除表面脱碳层,喷丸(Al2men强度为0.37 mmA);B材料为含碳量约0.8%的碳素工具钢(T8钢),处理工艺为油淬(760℃/15 min),回火(180℃/1 h),化学腐蚀去除表面脱碳层;C材料为Ni基高温合金GH39,处理工艺为1 060℃固溶,空冷,喷丸(Almen强度为0.12 mmA)。