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专利号: 2016105971186
申请人: 聊城大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种新型无接触无损测试材料硬度的方法,其特征是采用XRD方法测试相应衍射面FWHM及残余应力来表征材料的硬度。其中,利用FWHM来表示微观组织结构对材料硬度的贡献;在利用残余应力表征硬度值时,只用其数值,不考虑其计量单位。

2.根据权利要求1所述,首先建立材料残余应力与退火温度和时间的关系,喷丸后的样品在不同温度下进行退火处理,在一定温度下,随时间的延长,残余压应力会逐渐减小,根据XRD测试应力方法可得到不同温度下残余压应力随时间的变化关系,其测试原理是,利用X衍射应力分析测量方法,为了与残余应力测量相配套,选择Fe(211)衍射晶面,X射线弹性-6 -1 -6 -1常数为S2/2=5.92×10 MPa 及S1=-1.28×10 MPa ,在2θ范围内确保衍射峰完整。测定不同温度下退火时间对应的残余压应力,建立残余应力与退火温度和时间之间的变化关系。

3.根据权利要求1所述,还需通过XRD测试技术获取衍射线形,建立FWHM与退火时间的关系。利用和权利要求2所述一样的退火过程,利用XRD测试方法获取衍射线形,其工作原理是,X射线照射在晶体材料表面时,当衍射方向与衍射晶面符合布拉格衍射方程时,相应的衍射峰就会出现加强,衍射线形是由晶体材料的微结构决定。根据测试材料的衍射谱线,选择Fe(211)衍射晶面。具体测试参数为:管电压:40Kv,管电流:30mmA,Cu-Kα辐射,用Ni为滤波片,以确保衍射X射线的单色性,扫描步长和速度分别设置为0.01°和2°/min,从而保证了测量结果的可靠性。通过衍射峰形可获得FWHM,利用不同温度不同退火时间衍射峰的FWHM,间接表征材料的不同温度下材料组织结构随退火温度和时间之间的变化关系。

4.建立不同退火温度下材料表面硬度与退火时间之间的关系。其工作原理是,采用DHV-1000型显微硬度计,根据自带的压痕图象分析软件,测量不同温度下材料表面显微硬度随退火温度和时间的变化关系,测试条件为:施加载荷50g,保持载荷时间15s,在表面随机测量3个点的显微硬度,最后取其平均值进行表征。

5.根据权利要求1所述,先建立不同退火温度下材料表面XRD峰线FWHM与硬度之间的关系。利用第(3)步和第(4)步测试的不同温度下FWHM和硬度值,建立不同退火温度下材料表面FWHM与其硬度之间的关系式,比较不同退火温度下硬度与FWHM之间的关系,来间接说明组织结构对喷丸表面硬度的贡献。结合权利要求2,通过对比高温和低温退火时硬度与FWHM之间的关系,对不同温度下残余应力对硬度的贡献进行修正,在硬度与FWHM关系式中引入残余应力,,最终建立材料硬度与FWHM及残余应力之间的精确关系式:HV=aFWHM+b+0.1RS,即表达了组织结构和残余应力对硬度大小共同的贡献。在对相同材料硬度测试时,只需通过XRD技术测量对应的FWHM和残余应力大小,结合已得到的关系式,即可计算出硬度值,并实现完全的无接触无损性。

本发明的有益效果是:本发明所提出的无接触无损检测硬度的方法,可完全消除传统硬度测试时对材料的损害。与传统喷丸技术相比,对于测试硬度后的材料尤其是成品零部件的使用性能完全没有影响,具有明显的优势。