[发明专利]一种部件物相成分深度分布无损测量方法

说明书

本发明的部件物相成分深度分布无损测量方法，使用中子源和探测器在样品同侧布置形成的反射式衍射几何布局，分别通过四维台和探测器进行测点位置选取和数据信号采集，从而实现部件内部不同位置物相成分分布的无损测量。根据样品规格和重量等实际情况选取适宜的四维台及安装方式进行测点尺寸限定，通过探测器收集来样品内部不同测点的数据信号并分析得到对应的物相和成分信息。本发明的部件物相成分深度分布无损测量方法，适用于部件级样品内部不同位置物相成分分布的无损测量。

技术领域

本发明属于材料微观结构分析检测技术领域，具体涉及一种部件物相成分深度分布无损测量方法。

背景技术

结构或功能工程材料均包含各类具有不同对称性的物相及相应成分。这些物相和成分往往是材料物理或力学等性能的决定性因素之一。材料物相和成分又通常由材料制备或后处理工艺决定。掌握材料物相和成分信息是材料工艺设计和性能控制的关键前提。因此，在材料科学领域，材料物相和成分测试分析成为重要环节。目前，材料物相结构分析主要以衍射方法为主，包括X射线、中子和电子衍射等。采用X射线或中子实验测试时，通常以粉体或者多晶小块（通常重量约为10克、体积1立方厘米以内）作为样品，通过衍射谱仪收集不同角度的全谱数据。然后针对衍射全谱数据进行精修分析确定材料物相结构，同时也能给出相应成分信息。采用电子衍射方法时，样品制备过程更为复杂，通常需对样品进行减薄处理（至微米级）。测试得到的电子衍射斑花样为倒空间信息，有时并不能唯一确定物相结构。通过光谱法对材料成分进行测试时，通常需要将样品制成标准溶液。综上可知，目前针对物相成分的测试方法主要集中于材料级样品，通常需采用切割、磨粉或配溶液等破坏性样品制备方法。由于穿透能力限制，X射线只能无损测得样品表面物相成分等信息，而无法深入样品内部获取物相成分深度分布等数据信息。中子对大多数材料具有一定的穿透深度，但是现有中子衍射方法主要适于材料小样品（克量级）物相成分测试。目前尚缺乏可以无损测量部件级大样品（通常为数十公斤或以上）物相成分深度分布的方法。

从工程应用角度，部件内部物相成分均匀性是影响整体服役性能的重要因素之一。因此，有必要掌握部件不同部位物相成分数据信息，以帮助部件制造工艺设计和性能控制。现有物相成分测试方法存在仅适于材料小样品且需破坏性取样等缺点，在此技术背景下实现部件级大样品物相成分深度分布的无损测量方法具有较强必要性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于大样品且无破坏性取样的部件物相成分深度分布无损测量方法。

为达此目的，本发明的部件物相成分深度分布无损测量方法包括以下步骤：

a. 测量布局

将四维台安装在样品台或支撑架上，中子源和探测器呈≥10°的角度布置于样品的同侧，形成反射式衍射几何布局；

b. 样品安装

将样品安装固定在四维台上，将四维台的三向平移和自转等走位均设定为归零状态；

c. 测点选取

探测器内侧布置径向准直器，采用径向准直器和中子源前端的狭缝对测点的尺寸进行限定，通过四维台的三向平移和自转操作对测点的位置进行选取；

d. 实验测量

开启中子源，通过探测器收集来自选定测点的数据信号，并传送至计算机进行存储；

e. 数据处理

重复步骤c和步骤d测得样品内部不同位置测点的数据信号，并进行存储和初步处理；

f. 测量完成

关闭中子源，将样品从四维台上卸载，并清理测量现场，通过程序对测量数据进行分析得到不同位置测点对应的物相和成分信息。