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X射线分析
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X射线分析
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利用X射线与物质间的交互作用来分析物质的结构、组织和成分的一种材料物理试验。
X射线是德国人W.C.伦琴于1895年发现的。它是一种肉眼不可见的射线，但能使感光材料感光和荧光物质发光；具有较强的穿透物质的本领；能使气体电离；与可见光一样，它是沿直线传播的，在电磁场中不发生偏转。由于当时对其本质不甚了解,因此称之为X射线。后人为了纪念其发现者，也称为伦琴射线。
1912年，德国人M.von劳厄等通过实验证实，X射线与晶体相遇时能发生衍射现象，证明了它是一种波长很短的电磁波，从而奠定了X射线衍射学的基础。1912～1913年英国人布喇格父子在进行大量的晶体结构分析的基础上阐明，可以将晶体的衍射现象看作是晶体某些晶面的“镜面反射”的结果。当这些晶面与X射线入射方向所形成的角度θ、该组晶面的晶面间距d和入射线的波长λ之间符合2dsinθ＝nλ条件时才能产生反射。式中n为任意正整数，称为衍射级数。这一方程称为布喇格定律（图1）。
data/attachment/portal/201111/06/145138i3cqmkt1zyq1kjm1.jpgX射线分析
人们利用X射线与物质间的各种交互作用已建立了许多X射线分析方法,其中不少方法已被广泛应用于机械工程材料的研究方面。
X射线衍射分析建立在X射线与晶体物质相遇时能发生衍射现象的基础上的一种分析方法。应用这种方法可进行物相定性分析和定量分析、宏观和微观应力分析。
①物相定性分析:每种晶体物相都有一定的衍射花样，故可根据不同的衍射花样鉴别出相应的物相类别。由于这种方法能确定被测物相的组成，在机械工程材料特别是金属材料的研究中应用较广。
②物相定量分析:每一物相的任一衍射线条的积分强度与该相在混合物中的体积分数有一定的数量关系，因此可根据谱线的积分强度求出各物相的定量组成。例如淬火钢中残余奥氏体含量的多少会显著影响钢的机械性能和加工工艺性能，用物相定量分析方法可合理控制和精确测定某些产品（诸如轴承、齿轮、切削刀具等）中的残余奥氏体量。
③宏观应力分析:当晶体材料中存在着宏观残余应力时就会导致衍射峰的位移，根据位移的大小可求出宏观残余应力的数值。残余应力的大小和分布直接影响零部件的疲劳强度、静强度、抗应力腐蚀性能和尺寸稳定性等,因此常通过X射线宏观应力分析来检查焊接、热处理和表面强化处理等工艺的效果，以及控制切削、磨削等表面加工质量。
④晶粒大小和微观应力分析:晶粒细化和微观应力的存在会使衍射峰宽化。可根据其宽化程度和线型求出金属材料或零部件中晶粒大小和微观应力数值，用以研究材料的机械性能、塑性变形特性、合金强化等问题。
除了上述常用的一些X射线衍射分析方法外,还有点阵常数测定、结构测定、单晶定向等分析方法，在研究热处理、相变、加工形变等对金属材料组织和性能的影响方面具有重要的作用。
X射线荧光分析当用适当波长的X射线照射不同物质时,物质会相应地被激发出不同波长的二次特征X射线谱（为该物质构成元素的特有的X射线谱线）。通过测定和分析这些谱线，可以对物质进行化学分析（定性和定量）(图2)。这种方法具有无损、快速和大面积测定等优点，已成为现代成分分析中的一种重要方法。
data/attachment/portal/201111/06/1451399usl9vhvs0t19u9u.jpgX射线分析
X射线探伤X射线具有很强的透射能力，可用来对材料和零部件进行无损探伤。这种方法具有不破坏被检物和分辨率高等优点，被广泛应用于机械工业中（见射线探伤）。
参考书目
许顺生：《金属X射线学》，上海科学技术出版社,上海，1962。
B.D.Cullity,ElementsofX-rayDiffraction,Addison-WesleyPubl.Co.,Massachusetts，U.S.A.,1978.
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