GB/T 40307-2021 无损检测 材料织构的中子检测方法.pdf
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欧拉环用于实现样品装配和定位,以及提供样品三维空间坐标下的转动。欧拉环应实现样品自转 方位角、欧拉环转动方位角X按设定步距转动并保证角精度。其中角范围宜在0°~360°,X角范围 宜在0°~360°,角精度优于0.1°
探测器是一种用于中子信号捕捉和记录的装置。探测器可探测中子能量范围宜在5meV
水利工艺、技术交底25meV。中子织构谱仪上常用的探测器包括"He计数管探测器、He气体多丝位置灵敏探测器等。
6.1中子波长选择与标定
6.1.1确认样品晶体结构信息。
式中: 一中子波长,单位为纳米(nm); 入 test 实测中子波长,单位为纳米(nm) 入ilan 理论中子波长,单位为纳米(nm)
6.2机械定位精度标定
=A test 入 cheon
6.2.1分别设定探测器转角、欧拉环倾转角和样品自转角,并在该角度位置构建角精度检测装置。 6.2.2驱动各转角控制电机,使各转角从偏离设定位置转移至设定角度,测量获得重复精度。 6.2.3在各转角对应圆心位置布置经纬仪,测量从转角起始处至设定值间转过的绝对角度值,测量获 得绝对精度
d—晶面间距,单位为纳米(nm)
测试样品应采用三个方向为2mm~20mm范围尺寸的块体试样。典型的织构样品形貌包括 代、圆柱状、立方状、长方状等,如图3所示。用于开展材料织构中子检测的样品制备时,应明确样 加工制备过程的受力方向。
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6.5样品定位与坐标系建立
图3织构样品形貌示意图
6.5.1样品形状或主受力方向已知的情况下,应根据其对称性特点建立样品坐标系或晶体坐标系,如 图4:样品坐标系Cs和晶体坐标系Cc,两者均为直角正交坐标系,并按样品坐标系对样品主受力方向 进行定义:轧向(RD))作为坐标系X轴(S,),横向(TD)作为坐标系Y轴(S2),法向(ND)作为坐标系Z 轴(S)。 6.5.2晶体坐标系Cc的三个坐标轴取自晶胞的几何坐标系,对于立方晶系来说,[100]方向为C,轴, 010]方向为C2轴,[001]方向为C:轴。对于斜方晶系及六方晶系,将不正交的三根晶轴经正交化运 算,获得晶胞坐标系与晶体正交坐标系间的线性关系
图4织构检测中的坐标系
样品坐标系Cs与晶体坐标系Cc之间的关系由公式(4)给出 Cc =g : Cs
g 一因子; Cs——样品坐标系; Cc晶体坐标系。 公式(4)中的g值由公式(5)给出
式中: α一一坐标系中[100]晶向与RD方向夹角,单位为度(); β一一坐标系中[100]晶向与TD方向夹角,单位为度(°); 一一坐标系中[100]晶向与ND方向夹角,单位为度(°)。 6.6选取测量几何模式 6.6.1针对不同厚度、不同中子吸收能力的样品,织构的中子检测分析常用两种几何模式开展检测,分 别是透射几何和反射几何,如图5。 6.6.2透射几何常用于样品被中子完全穿透的情况,如铝、镁或薄样品,作用过程中中子射线完全穿透 样品,与之发生相干作用后至探测器接收位置, 6.6.3反射几何常用于对中子吸收率高的样品或样品厚度大不能完全被中子穿透的情况,中子射线与 详品近表面层发生相干作用并反射至探测器接收位置,整个过程中子射线不穿透样品
6.6选取测量几何模式
6.6.1针对不同厚度、不同中子吸收能力的样品,织构的中子检测分析常用两种几何模式开展检测,分 别是透射几何和反射几何,如图5。 6.6.2透射几何常用于样品被中子完全穿透的情况,如铝、镁或薄样品,作用过程中中子射线完全穿透 样品,与之发生相干作用后至探测器接收位置。 6.6.3反射几何常用于对中子吸收率高的样品或样品厚度大不能完全被中子穿透的情况,中子射线与 样品近表面层发生相干作用并反射至探测器接收位置,整个过程中子射线不穿透样品
图5中子织构测试中的透射几何/反射几何
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表1各晶系对应的极图数目要求
7.1制备完毕的样品按照定义的样品方向和坐标系装裱到欧拉环中,样品中心落于欧拉环中心。 7.2完成样品测量晶面的选取,确认各晶面对应衍射角20。 7.3获取各衍射角下样品台转角の、样品自转方位角的取值范围和步距、欧拉环转动方位角X的取 值范围和步距, 7.4编写测量程序,开启束流闸门,开展检测。 7.5实验完成后,关闭束流闸门,确认实验现场辐射剂量水平后卸载样品。 7.6记录实验参数和数据文件号。
图6衍射峰的本底扣除方法
3.2.1实验温度变化引起样品晶格间距d的改变,间接导致衍射峰强度变化。 .2.2织构检测实验过程温度变化在5℃以内时,温度变化引起的衍射峰强度涨落(统一改成强弱变 比)小于万分之一,其影响可忽略不计。 .2.3当实验过程温度变化超过5℃时,应根据样品热膨胀系数计算晶面间距的变化量,并将该变化 导致的衍射峰强度涨落计入织构强度误差分析。测量时应对样品的温度进行监控
工程质量标准规范范本8.3.1极密度分布函数
极密度分布函数力kl(X,)由公式(6)给出
8.3.2取向分布函数和织构强度的计算
I hki (X,) phki(X,p): 2. ≥. Ik(X)sinXAXAg
确认样品取向方向。样品取向方向y与欧拉角X角和β角相关,其关系满足公式(7)和公式( y=(X,p) dy=sinXdydo ·
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式中: J一样品取向方向; 一一样品自转方位角玩具标准,单位为度(°); X一一欧拉环转动方位角,单位为度(°)。 根据极密度分布函数计算取向分布函数,取向分布函数代表样品任意取向方向的织构强度。与 样品取向方向y平行的晶粒(取向为h)体积为dV,其与总样品体积V的比值dV/V得到织构强度,如 公式(9)
式中: y 样品取向方向; dV/V 织构强度定量分析表达式; P.(v)一 取向分布函数,由级数展开法(含球谐法)、直接法等方法求得
检测报告应详细记录检测过程的有关信息 检测项目名称; b) 检测人员; c) 检测日期; d) 检测要求; e) 本文件编号; f) 中子源及检测装置信息; g) 环境温湿度; h) 装置参数; i) 实验参数; j) 原始文件编号; K 样品信息; 1) 原始数据; m) 分析结果; n 检测结论。
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