Материал: Качанов Н.Н. Рентгеноструктурный анализ (поликристаллов) практическое руководство

Можно также снимать сначала эталон, а потом исследуемый образец на одну и ту же пленку, ставить образец и эталон во вращаю­ щийся держатель таким образом, чтобы они попеременно попадали

в отражающее положение, наконец, ставить эталон в виде фольги перед образцом так, чтобы излучение одновременно и отфильтровы­ валось.

Применение эталона значительно увеличивает экспозиции при съемке, поэтому при длительных экспозициях в некоторых случаях целесообразно производить съемку без эталона, а для сохранения по возможности высокой точности исследования измерять расстоя­ ние от образца до пленки, необходимое для вычисления межплоско­ стного расстояния d, с помощью различных приспособлений.

В камере КРОС измерение расстояния от образца до пленки можно проводить без каких-либо дополнительных приспособлений с точностью 0,1 льи, однако, вследствие возможной неточности при изготовлении камеры для определения соответствия шкалы дей­ ствительному расстоянию от образца до пленки рекомендуется про­ вести контрольную съемку эталонного вещества для тарировки ка­

меры.

Для устранения влияния изменения размеров пленки при фото­ графической обработке, рассмотренного в гл. I, можно проводить съемку рентгенограмм не на пленку, а на пластинку или пользоваться безэталонным Методом.

При определении напряжений с помощью ионизационного метода

точность и воспроизводимость результатов значительно увеличи­

ваются, так как устраняются ошибки, связанные с изменением гео­ метрии при повторных съемках и с влиянием фотообработки. Кроме того, точность отсчета угла скольжения И при ионизационном методе регистрации (на установке УРС-50И) составляет ±1', что дает точ­

ность определения d значительно большую, чем получаемая при фотографическом методе регистрации без введения специальных поправок, требующих трудоемких вычислений. Наконец, время исследования на ионизационной установке в благоприятных случаях может не превышать нескольких минут, в то время как при обычных

методах исследования съемка и измерение занимают в лучшем слу­

чае 3—5 час. ,

Недостатком ионизационной установки при измерении напряже­ ний I рода является недостаточный максимальный угол отражения, составляющий для УРС-50И 20- = 150°, в то время как при большин­ стве прецизионных измерений используются дифракционные кольца с углами скольжения xl, соответствующими 75—80° и более. Это

обстоятельство, приводит к тому, что при измерении напряжений

с помощью ионизационной установки приходится использовать отра­ жения под меньшими углами, что приводит к уменьшению точности

результатов.

Метод определения суммы главных напряжений из-за простоты экспериментального осуществления и расчета наиболее широко применяется для измерения напряжений I рода.

струированных аппаратах, позволяющих приблизить рентгеновскую трубку п кассету к исследуемому месту конструкции.

Большое влияние на точность результатов оказывает диаметр диафрагмы коллиматора. Уменьшение диаметра от 1 до 0,3 мм уменьшает ошибку в измерении межплоскостного расстояния более

чем в 4 раза (от ±2,5 • 10~4 А до ±0,6 • 10“4 А).

Измерения напряжений I рода могут оказать помощь при изуче­ нии напряженного состояния в околошовной зоне при сварке метал­

лических конструкций, при деформировании металлов и др. Рассмотрим пример определения напряжений для случая ди­

сков, вырезанных из стальных цилиндров (М. П. Желдак). Эта форма образцов целесообразна при предварительных исследованиях при­ годности того или иного рентгеноструктурного метода определения напряжений, так как сумма главных напряжений (в тангенциаль­ ном и радиальном направлениях) в цилиндре может быть опреде­ лена п механическим методом.

Съемка рентгенограмм проводилась на Со-излучении при расстоя­ нии от образца до пленки 80 мм. В качестве эталона применялось покрытие из серебра. Сумма главных напряжений определялась по

измерению диаметра дифракционного кольца (310) a-железа по соот­ ношению (96).

Результаты измерений для стали с 0,25% С, приведенные на

фиг. 66, показывают вполне удовлетворительное совпадение величин

напряжений, определенных механическим (фиг. 66, а) и рентгенов­ ским (фиг. 66, б) методами. Из данных фиг. 66 следует, что по мере увеличения расстояния от центра диска остаточные напряжения уменьшаются, причем происходит изменение знака напряжений от растягивающих к сжимающим. Таким образом, в некоторой точке диска остаточные напряжения равны нулю, т. е. не происходит сме­ щения линии.

Нахождение точки, соответствующей нулевой деформации кри­ сталлической решетки, сводится к определению положения ней­

тральной линии в упругодеформированных элементах конструк­ ций.

Описанный метод применялся также для определения остаточных напряжений в вагонных осях, рельсах и других деталях после раз­ личных видов термической и механической обработки.

При рентгенографическом исследовании упругой деформации металлов и сплавов часто приходится учитывать изменение расстоя­ ния от образца до пленки при съемки образцов с различными степе­ нями деформации.

Например, в работе В. А. Ланда производилось измерение суммы главных напряжений при чистом изгибе твердосплавных пластин, изготовленных из сплавов ВК8 и Т15К6, и разработан метод учета этого изменения.

178

Схема съемки рентгенограмме недеформированного и деформиро­ ванного образцов дана на фиг? 67. Определение напряжений прово-

растягивающих напряжений в поверхностном слое. По оси ординат

отложены величины смещения линии при расстоянии от образца до пленки 109 мм.

Луч 1 на фиг. 68 соответствует расчетному смещению линии из-за изменения расстояния от образца до йленки. Луч 2 — расчетная ве­ личина суммарного смещения линии за счет изменения геометри­ ческих условий съемки и наличия растягивающих напряжений в по­ верхностном слое. Различие между расчетной и экспериментальной величинами смещения линии связано с неравномерным рас­

пределением деформации между фазами в процессе спекания сплава,

т. е. более сильной деформацией кобальтовой связки по сравнению

с зернами карбида вольфрама.

Определение составляющей напряжения в заданном направлении

Если для исследования плосконапряженного состояния необхо­ димо измерить величину составляющей напряжения в каком-либо направлении на поверхности образца, то пользуются методом съемки двух рентгенограмм с поверхности напряженного образца.

Одна из рентгенограмм снимается при направлении пучка лучей перпендикулярно поверхности образца; по этой рентгенограмме определяется величина di. Другая рентгенограмма снимается при направлении пучка лучей наклонно к плоскости нормали, обычно под углом ф = 45°. С помощью этой рентгенограммы определяют d^.

При определении составляющей напряжения в заданном направле­ нии стф не нужно снимать рентгенограмму образца в ненапряженном состоянии. Величина напряжения подсчитывается из соотношения

_ Е

фd L 1 + v ’

При определении напряжений в крупнозернистых материалах

обычно можно прибегать к вращению кассеты с пленкой и образца

во время съемки (например при съемке в камере типа КРОС). Этот метод допустим при использовании обратной съемки, где направле­

ние первичного пучка лучей перпендикулярно поверхности образца;

при наклонной съемке вращение пленки проводить не рекомендуется,

так как в этом случае форма колец имеет значительные отклонения от круговой. В таких случаях рекомендуется проводить колебание пленки в небольших пределах (несколько градусов). При колебании пленки изменяется средний угол наклона отражающих плоскостей:

на одной стороне кольца этот угол уменьшается, на другой — увели­

чивается на Аф.

Величина Аф для различных углов колебания пленки приведена в табл. 48. Рассмотрение данных, приведенных в таблице, показы­ вает, что при размахе колебаний б до 30° ошибкой в расчете напря­ жений за счет Аф можно пренебречь.

Угол наклона образца ф также изменяется при колебании пленки.

В табл. 48 приведены величины изменения ± Аф при условии изме­ рения линий на рентгенограмме с той стороны, где ф = (ф0-|-т]) (графа 1), и при измерениях линий на стороне рентгенограммы, соот-

1В0