DD257686A1

DD257686A1 - Vorrichtung zur bestimmung der spannungen und der roentgenografischen flastizitaetskonstanten

Info

Publication number: DD257686A1
Application number: DD29978487A
Authority: DD
Inventors: Ines Georgi; Frank Schwabe; Horst-Dieter Tietz
Original assignee: Zwickau Ing Hochschule
Priority date: 1987-02-09
Filing date: 1987-02-09
Publication date: 1988-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Spannungen und der roentgenografischen Elastizitaetskonstanten, vorzugsweise in oberflaechennahen Bereichen teilkristalliner und kristalliner Werkstoffe unter Verwendung der Roentgendiffraktion. Das Hauptanwendungsgebiet liegt in der Ermittlung genannter werkstoffspezifischer Kenngroessen an Werkstuecken oder Proben. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Ermittlung der Spannungen und der roentgenografischen Elastizitaetskonstanten insbesondere in oberflaechennahen Bereichen von Werkstuecken oder Proben zu schaffen, und dabei den Einfallswinkel des Primaerstrahls zu den vermessenden Netzebenen der unbelasteten Probe und denen der belasteten Probe waehrend der Messung konstant zu halten. Gemaess der Erfindung ist das mittlere Auflager als Linienberuehrung ueber die gesamte Probenbreite senkrecht zur Biegelinie und senkrecht zur Winkelhalbierenden von Primaer- und Sekundaerstrahl angeordnet, und waehrend der roentgenografischen Spannungsmessung unabhaengig vom Belastungszustand der Probe bzw. Werkstueckes, durch geeignete Mittel fest fixierbar ist aber zum Ausgleich unterschiedlicher Probenstaerken vor dem Einspannen stufenlos verschiebbar angeordnet ist. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Spannungen und der röntgenografischen Elastizitätskonstanten, vorzugsweise in oberflächennahen Bereichen teilkristaliiner bzw. kristalliner Werkstoffe, unter Verwendung der Röntgendiffraktion. Das Hauptanwendungsgebiet liegt in der Ermittlung genannter werkstoffspezifischer Kenngrößen an Werkstücken oder Proben.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bisher bekannte Lösungen zur Ermittlung der werkstoffspezifischen röntgenografischen Elastizitätskonstanten und der Spannungen verwenden Belastungsvorrichtungen, die nach dem Prinzip der 4-Punkt-Biegung arbeiten (Larsson, L.E.:

Röntgenbestämning avFaktorn [1 + v]E i normaliserat och härdet Material; Institut för Metallforsking, IM-816, Okt. 1971).

Diese Methode besitzt den Nachteil, daß in Abhängigkeit von der Größe der Belastung die räumliche Lage der Probe aufgrund der Durchbiegung verändert wird.

Dadurch werden die gemessenen Netzebenen der vormals unbelasteten Probe infolge der Belastung um den Betrag der Durchbiegung im Strahlengang verschoben.

Die Verschiebung der angestrahlten und durch die Belastung gedehnten Netzebenen im Strahlengang führt zu einer Meßwertverfälschung der durch die Belastung tatsächlich entstandenen Bragg-Winkel-Änderung, da der Wert der Durchbiegung der Probe in der Regel ungefähr so groß ist, wie die Eindringtiefe der Röntgenstrahlung in das Material (abhängig von Probendicke, Höhe der Belastung, Strahlungsart, Schwächungskoeffizient/Werkstoff u.a.) ist der Meßfehler des ermittelten Bragg-Winkels sehr hoch.

Dies führt dazu, daß die ermittelten röntgenografischen Elastizitätskonstanten und im weiteren die ermittelten Spannungen der Probe sehr fehlerbehaftet sind.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Spannung und der röntgenografischen Elastizitätskonstanten zu schaffen, die eine Bestimmung des Bragg-Winkels mit höherer Genauigkeit ermöglicht. Dabei soll der Vorbereitungsaufwand für die Proben gering gehalten werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen und dabei den Einfallswinkel des Primärstrahl zu den gemessenen Netzebenen der unbelasteten Probe während der Messung konstant zu halten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das mittlere Auflager als Linienberührung über die gesamte Probenbreite senkrecht zur Biegelinie und senkrecht zur Winkelhalbierenden von Primär- und Sekundärstrahl angeordnet und während der röntgenografischen Spannungsmessung, unabhängig vom Belastungszustand der Probe bzw. des Werkstückes, durch geeignete Mittel fest fixierbar ist, aber zum Ausgleich unterschiedlicher Probendicken vor dem Einspannen stufenlos verschiebbar angeordnet ist.

Des weiteren werden erfindungsgemäß die beiden äußeren Auflager, als Linienberührung über die gesamte Probenbreite, senkrecht zur Biegelinie der unbelasteten bzw. belasteten Probe symmetrisch zum mittleren Auflager angeordnet.

Dabei werden die Kräfte in die Probe bzw. das Werkstück zu gleichen Teilen über die äußeren Auflager durch geeignete Mittel eingebracht.

Ausführungsbeispiei

Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem Ausführungsbeispiel und in den dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1: Gesamtansicht der Vorrichtung

Figur'2: Vereinfachte Darstellung der Belastungsvorrichtung mit fest eingespannter Probe im unbelasteten Zustand in der Vorderansicht.

In der Figur 1 wird die Vorrichtung nach dem 3-Punkt-Biege-Prinzip gezeigt, bei der die noch.unbelastete Probe 7 bereits eingespannt ist.

Die Probe bzw. das Werkstück? wird in die Vorrichtung eingebracht und mittels Auflager 8 an der Auflagerlinie 4 fixiert, wobei Auflager 8, um unterschiedlich dicke Proben verwenden zu können, verschiebbar ausgeführt ist und über die Stellschraube 12 fixiert werden kann. Die im Patent angeführten äußeren Auflager 6 sind im Ausführungsbeispiel mit dem Belastungsbügel 13 verbunden.

Durch die Verschiebbarkeit der Gewindehülse 9 auf dem mittleren Auflager 8 wird gewährleistet, daß während der Probeneinbringung in die Vorrichtung die äußeren Auflager 6 mit dem Rahmen 5 auf Anschlag gehen. Damit ist gesichert, daß sich die zu bestrahlende Probenvorderseite im Diffraktometerzentrum 3 befindet. Nach Probenfixierung wird der Belastungsbügel 13 mittels Stellschraube 11 fest mit Auflager 8 verbunden. Damit kann über die äußeren Auflager durch Verdrehen der Mutter 10 auf die Gewindehülse 9 die Probe 7 definiert belastet werden. Der ausgesandte Röntgenprimärstrahl 1 wird an den gedehnten Netzebenen der belasteten Probe 7 als Sekundärstrahl 2 reflektiert. Durch die besondere Gestaltung des mittleren und der äußeren Auflager kommt es zwischen Probe und Auflager zur Linienberührung. Die Berührungslinien 4; 14 stehen senkrecht auf der Biegelinie 15.

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Spannungen und der röntgenografischen Elastizitätskonstanten, vorzugsweise in oberflächennahen Bereichen von Proben bzw. Werkstücken mitteilkristalliner oder kristalliner Struktur unter Verwendung der Röntgendiffraktion mit 3 Proben- bzw. Werkstückauflagepunkten, kurz Auflagepunkte genannt, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Auflager als Linienberührung über die gesamte Probenbreite senkrecht zur Biegelinie und senkrecht zur Winkelhalbierenden von Primär- undSekundärstrahl angeordnet und während der röntgenografischen Spannungsmessung, unabhängig vom Belastungszustand der Proben bzw. des Werkstückes, durch geeignete Mittel fest fixierbar ist, aber zum Ausgleich unterschiedlicher Probendicken vor dem Einspannen stufenlos verschiebbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung zur Bestimmung der Spannungen und der röntgenografischen Elastizitätskonstanten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Auflager, als Linienberührung über die gesamte Probenbreite, senkrecht zur Biegelinie der unbelasteten bzw. belasteten Probe symmetrisch zum mittleren Auflager angeordnet sind.

3. Vorrichtung zur Bestimmung der Spannungen und der röntgenografischen Elastizitätskonstanten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte in die Probe bzw. das Werkstück zu gleichen Teilen über die äußeren Auflager durch geeignete Mittel einbringbar sind.