¿Qué es Análisis de rayos X?
Un experimento físico material que utiliza la interacción entre los rayos X y las sustancias para analizar la estructura, organización y composición de las sustancias.
Los rayos X fueron descubiertos por el alemán WC Roentgen en 1895. Es un tipo de rayos invisibles a simple vista, pero puede hacer sensibles a los materiales fotosensibles y las sustancias fluorescentes emiten luz; tiene una fuerte capacidad para penetrar sustancias; puede ionizar gases; como la luz visible, viaja a lo largo de una recta línea en un campo electromagnético No se produce deflexión. Debido a que no se entendió bien en ese momento, se llamó radiografía. Para conmemorar a su descubridor, las generaciones posteriores también se llaman rayos roentgen.
En 1912, el alemán M.vvon Laue et al.probaron a través de experimentos que los fenómenos de difracción pueden ocurrir cuando los rayos X se encuentran con los cristales, demostrando que se trata de una onda electromagnética con una longitud de onda muy corta, sentando así las bases para la difracción de rayos X. De 1912 a 1913, el británico Bragg y sus hijos aclararon, basándose en un gran número de análisis de la estructura cristalina, que el fenómeno de difracción de los cristales puede considerarse como el resultado de la "reflexión especular" de ciertas caras de los cristales.
La reflexión solo puede ocurrir cuando el ángulo formado por estos planos cristalinos y la dirección incidente de los rayos X , el espaciado interplanar d del grupo de planos cristalinos y la longitud de onda de los rayos incidentes cumplen la condición de 2 d sen = n . En la fórmula, n es cualquier número entero positivo, llamado orden de difracción. Esta ecuación se llama ley de Bragg (Figura 1).
Las personas han establecido muchos métodos de análisis de rayos X mediante el uso de diversas interacciones entre los rayos X y las sustancias, muchas de las cuales se han utilizado ampliamente en la investigación de materiales de ingeniería mecánica.
El análisis de difracción de rayos X "es un método de análisis basado en el fenómeno de difracción que ocurre cuando los rayos X y los materiales cristalinos se encuentran. Este método se puede utilizar para análisis cualitativo de fase y análisis cuantitativo, análisis de estrés macroscópico y microscópico.
Análisis cualitativo de fases: cada fase cristalina tiene un patrón de difracción determinado, por lo que la categoría de fase correspondiente se puede identificar de acuerdo con diferentes patrones de difracción. Debido a que este método puede determinar la composición de la fase medida, se usa ampliamente en la investigación de materiales de ingeniería mecánica, especialmente materiales metálicos.
Análisis cuantitativo de fase: La intensidad integrada de cualquier línea de difracción de cada fase tiene una cierta relación cuantitativa con la fracción volumétrica de la fase en la mezcla, por lo que la composición cuantitativa de cada fase se puede obtener a partir de la intensidad integrada del espectro.
Por ejemplo, el contenido de austenita retenida en el acero templado afectará significativamente las propiedades mecánicas y el rendimiento de procesamiento del acero. El método de análisis cuantitativo de fase puede usarse para controlar razonablemente y determinar con precisión el contenido de ciertos productos (como cojinetes, engranajes, herramientas de corte, etc.) La cantidad de austenita retenida.
Análisis macroscópico de tensiones: Cuando existe tensión residual macroscópica en el material cristalino, provocará el desplazamiento del pico de difracción, el valor de la tensión residual macroscópica se puede obtener de acuerdo con la magnitud del desplazamiento. El tamaño y la distribución de la tensión residual afectan directamente la resistencia a la fatiga, la resistencia estática, la resistencia a la corrosión por tensión y la estabilidad dimensional de los componentes.
Por lo tanto, el análisis de macroesfuerzo de rayos X se utiliza a menudo para comprobar los efectos de la soldadura, el tratamiento térmico y los tratamientos de refuerzo de superficies. y Controle la calidad del procesamiento de la superficie, como el corte y el pulido.
Análisis de tamaño de grano y microestrés: El refinamiento de granos y la presencia de microestrés ampliarán los picos de difracción. El tamaño de grano y los valores de tensión microscópica en materiales o piezas metálicas se pueden obtener de acuerdo con el grado de ensanchamiento y linealidad, que se pueden utilizar para estudiar las propiedades mecánicas de los materiales, las características de deformación plástica, el refuerzo de la aleación y otros problemas.
Además de algunos de los métodos de análisis de difracción de rayos X de uso común mencionados anteriormente, también existen métodos analíticos como la determinación de la constante de celosía, la determinación de la estructura, la orientación de monocristales, etc., que son importantes para estudiar los efectos del tratamiento térmico. transformación de fase, deformación de procesamiento, etc. sobre la estructura y el rendimiento de los materiales metálicos.
Análisis de fluorescencia de rayos X:cuando se irradian diferentes materiales con rayos X de longitudes de onda apropiadas, los materiales se excitarán correspondientemente en espectros de rayos X característicos secundarios de diferentes longitudes de onda (las líneas de rayos X únicas de los elementos constituyentes del material) .
Al medir y analizar estas líneas espectrales, se pueden realizar análisis químicos (cualitativos y cuantitativos) de sustancias (Figura 2). Este método tiene las ventajas de una medición no destructiva, rápida y de gran superficie, y se ha convertido en un método importante en el análisis de componentes moderno.
Inspección por rayosX Los rayos X tienen una gran capacidad de transmisión y se pueden utilizar para la inspección no destructiva de materiales y piezas. Este método tiene las ventajas de no destruir el objeto inspeccionado y de alta resolución, y es ampliamente utilizado en la industria de maquinaria (ver inspección radiográfica).
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