[發明專利]一種增材產品殘余應力測試方法

在審

• 申請號: 202010083066.7
• 申請日: 2020-02-07
• 公開（公告）號: CN111207869A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 郭金花
• 申請（專利權）人: 航天科工防御技術研究試驗中心
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01N23/2005;G01N23/20
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李翔

本發明公開了一種增材產品殘余應力測試方法，先通過電解拋光，將粗糙的增材產品表面進行拋光，然后通過控制電解的腐蝕電流和時間參數，實現對產品的逐層深入的剝層，然后在逐層深入剝層的過程中，通過X射線衍射方法測量沿剝層深度方向殘余應力，本發明實施例提供的測試方法，不僅解決增材產品表面粗糙，無法直接測量的問題，同時克服了單純X射線測量技術只能測表面的局限性，實現了增材產品深度方向殘余應力的測量，同時具有操作簡單，深度可控的優點。

技術領域

本發明涉及殘余應力測試方法技術領域，特別是指一種增材產品殘余應力測試方法。

背景技術

材料中發生不均勻的彈性形變或不均勻的彈塑性形變會產生殘余應力，殘余應力是材料彈性各向異性和塑性各向異性的反映。單晶材料是各向異性體，多相多晶體材料雖然在宏觀上表現為各向同性，但在微區，由于晶界的存在和晶粒的不同取向，彈塑性變形是不均勻的。實際工程應用中，造成材料不均勻變形的原因主要有：(1)冷熱變形時沿截面彈塑性變形不均勻；(2)加熱或冷卻時其內部溫度分布不均勻，從而導致熱脹冷縮不均勻；(3)熱處理時不均勻的溫度分布引起相變過程的不同步性。材料在加工和處理過程中上述因素都難以避免，因而在機件中殘余應力是必然存在的。

增材制造是近年來新型的產品成型過程，屬于快速凝固加工過程，但又比傳統工藝過程復雜，層層堆疊的過程使得產品的熱分布處于不斷變化的過程，因此，增材產品成型后存在較大的殘余應力，需要經過后處理，消除產品殘余應力后才能應用。目前對增材產品殘余應力的測試方法有超聲法、磁性法、X射線衍射法、盲孔法和中子衍射法。

申請人研究發現，上述測量方法中超聲法測量可靠性還沒達到廣泛應用的程度；磁性法僅適用于鐵磁性材料，有一定的局限性；盲孔法對產品造成二次破壞，產生新的殘余應力；中子衍射法由于設備昂貴，很難工業化推廣應用；X射線衍射法為最廣泛應用的測試方法，但由于X射線穿透深度有限，只能局限于表面殘余應力測量，無法實現產品內部殘余應力的測量，同時增材產品的表面粗糙度也限制了上述方法的直接應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種增材產品殘余應力測試方法，實現對增材產品內部殘余應力的測量。

基于上述目的本發明提供的一種增材產品殘余應力測試方法，包括如下步驟，

樣品安裝：將樣品與電解裝置的一極相連，電解裝置的另一極與電解液相連；

電解拋光：調節電解裝置電流為0.5～3.5A，先對樣品表面進行電解拋光處理10～30s，然后對樣品逐層進行電解剝層處理；

殘余應力測量：采用X射線對樣品沿剝層深度方向進行殘余應力測量，其中，殘余應力滿足如下關系式，

E為彈性模量，μ為泊松比，θ₀為無應力時的布拉格角，θ為有應力時的布拉格角，k為應力常數，m為應力因子。

在一些可選實施例中，所述對樣品逐層進行電解剝層處理中，電解液為飽和的氯化鈉溶液，電壓為6.5～10.5V，電流為0.5～1.25A，每層處理時間為1.5～2.5min。

在一些可選實施例中，所述對樣品逐層進行電解剝層處理中，單次剝層的深度為80～150μm。

在一些可選實施例中，所述殘余應力測量中，X射線的入射角為25～45°。

在一些可選實施例中，所述殘余應力測量中，X射線的穿透深度為10.3～11.5μm。

在一些可選實施例中，所述先對樣品表面進行電解拋光處理10～30s，拋光后的樣品表面粗糙度Ra＜10μm。

在一些可選實施例中，所述增材產品為具有晶體結構的金屬產品。