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X射線衍射法無法有效檢測單晶體殘余應(yīng)力,主要受限于其基本原理和單晶體結(jié)構(gòu)特性:
多晶體衍射原理的限制
X射線衍射法基于布拉格方程(2dsinθ=nλ),依賴多晶體材料中大量隨機取向的晶粒產(chǎn)生衍射峰。通過測量不同ψ角(衍射矢量與試樣法線的夾角)的晶面間距變化,計算宏觀殘余應(yīng)力。單晶體作為單一晶粒,缺乏多晶體的統(tǒng)計效應(yīng),無法通過ψ角旋轉(zhuǎn)獲取足夠的衍射信息。
單晶體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致衍射信息缺失
單一取向問題:單晶體所有原子排列高度有序,僅特定晶面能在固定角度滿足衍射條件。旋轉(zhuǎn)ψ角時,多數(shù)位置無衍射信號,無法建立完整的d−sin2ψ 關(guān)系曲線(應(yīng)力計算的核心依據(jù))。
無晶粒統(tǒng)計效應(yīng):多晶體中微小晶粒的隨機取向確保了任意ψ角均有部分晶粒滿足衍射。單晶體不具備此特性,導(dǎo)致衍射數(shù)據(jù)不完備。
織構(gòu)干擾的極端化影響
多晶材料若存在強織構(gòu)(各ψ角衍射強度差異>3倍),已可能影響測試精度。單晶體作為織構(gòu)的極端形式(完全單一取向),其衍射強度僅存在于特定角度,完全無法滿足各向同性假設(shè)。
晶粒尺寸與相干散射要求
標(biāo)準(zhǔn)X射線殘余應(yīng)力檢測要求晶粒尺寸為10–100 µm,以確保衍射信號的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。單晶體尺寸通常遠(yuǎn)超此范圍,且缺乏多晶體的相干散射多樣性,無法滿足檢測所需的光斑一致性條件(如移動光斑后衍射峰形需穩(wěn)定)。
補充說明:X射線法適用的應(yīng)力類型
X射線衍射法僅對第I類宏觀殘余應(yīng)力敏感(引起晶面間距均勻變化,導(dǎo)致衍射峰位移)。單晶體中存在的第II/III類微觀應(yīng)力(如晶格缺陷導(dǎo)致的局部畸變)雖會引起峰寬化或強度變化,但此類應(yīng)力無法通過標(biāo)準(zhǔn)宏觀應(yīng)力檢測方法量化,需依賴其他技術(shù)進行分析。
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