20-短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀校準(zhǔn)規(guī)范

附件3：機(jī)械汽車行業(yè)計(jì)量技術(shù)規(guī)范項(xiàng)目建議書建議項(xiàng)目名稱短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀校準(zhǔn)規(guī)范制定或修訂■制定□修訂被修訂計(jì)量技術(shù)規(guī)范號(hào)計(jì)量技術(shù)規(guī)范性質(zhì)□檢定規(guī)程■校準(zhǔn)規(guī)范計(jì)量技術(shù)規(guī)范類別■重點(diǎn)□基礎(chǔ)主要起草單位中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所聯(lián)系人鄭林聯(lián)系電務(wù)年限2022-2023年申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)萬元參加單位北京科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)具備的特點(diǎn)■安全■節(jié)能■環(huán)?！鲎灾鲃?chuàng)新□其他＿＿＿目的、意義和必要性短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀采用小型化的W、Au靶等重金屬靶X射線源或者高能同步輻射裝置作為光源，無損檢測(cè)厘米級(jí)厚度的晶體材料/構(gòu)件內(nèi)部（殘余）應(yīng)力及其分布，該技術(shù)及其儀器已在企業(yè)、高校、研究院所等的鋼鐵、鋁合金、鈦合金等金屬材料和焊接、熱處理、鑄造、3D打印、裝配件、單晶葉片等零部件上實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所基于光的波粒二象性原理，采用W、Au靶等重金屬靶X射線管作為光源，發(fā)明了SWXRD-1000型/2000型短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀；而西方發(fā)達(dá)國(guó)家是采用輻射強(qiáng)度高6個(gè)以上數(shù)量級(jí)的高能同步輻射裝置作為光源，研制了短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀。該儀器及其方法無損檢測(cè)內(nèi)部（殘余）應(yīng)力的用戶越來越多，應(yīng)用的材料和零部件越來越廣泛，為技術(shù)研究、交流和應(yīng)用提供指導(dǎo)和支撐，以及規(guī)范短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀的校準(zhǔn)以及使用中的檢驗(yàn)，保障短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀定點(diǎn)無損檢測(cè)晶體材料/構(gòu)件內(nèi)部（殘余）應(yīng)力的可靠度和準(zhǔn)確度，急需形成儀器校準(zhǔn)規(guī)范。內(nèi)部（殘余）應(yīng)力直接影響材料/構(gòu)件的加工、抗變形、抗應(yīng)力腐蝕等性能，短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀校準(zhǔn)規(guī)范的制定，進(jìn)一步保證測(cè)量獲取的數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，支撐工藝、材料篩選等研究；促進(jìn)該測(cè)量方法應(yīng)用于研發(fā)、生產(chǎn)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益；促進(jìn)該技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)相關(guān)測(cè)試技術(shù)的研發(fā)，增進(jìn)各單位之間的技術(shù)交流，共同促進(jìn)本技術(shù)的進(jìn)步，助力我國(guó)向“制造強(qiáng)國(guó)”進(jìn)軍。經(jīng)調(diào)研、查新，目前，短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀器沒有國(guó)家、行業(yè)的校準(zhǔn)規(guī)范，急需填補(bǔ)短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)力分析儀器校準(zhǔn)規(guī)范的國(guó)內(nèi)外空白。范圍和主要計(jì)量特性1.計(jì)量技術(shù)規(guī)范的適用范圍本規(guī)范適用于短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀的首次測(cè)試、后續(xù)校準(zhǔn)以及使用中的檢驗(yàn)，用以保障設(shè)備定點(diǎn)無損檢測(cè)晶體材料構(gòu)件內(nèi)部（殘余）應(yīng)力的可靠性和準(zhǔn)確度。2.以典型儀器或?qū)嶒?yàn)設(shè)備（注明儀器型號(hào)）為依據(jù)，提出計(jì)量特性的技術(shù)指標(biāo)，包括其名稱、測(cè)量范圍和最大允許誤差以中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所研制的SWXRD-1000型/2000型短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀為例，主要計(jì)量特性的技術(shù)指標(biāo)：1）短波長(zhǎng)特征X射線的波長(zhǎng)：0.0208992nm；2）管電壓：20～225kV；最小刻度單位：0.1kV；3）管電流：0.5～13.3mA；最小刻度單位：0.05mA；4）可測(cè)樣品厚度：不大于40mm鋁當(dāng)量厚；5）無應(yīng)力鋁粉應(yīng)力的測(cè)試誤差：±25MPa。3.以中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所研制的SWXRD-1000型/2000型短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀為例，主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)：1）準(zhǔn)確度（示值最大允許誤差）:±15MPa；2）穩(wěn)定度（檢測(cè)重復(fù)度）：10MPa；3）靈敏度（分辨力）：±5MPa；4）可靠性（MTBF）：3個(gè)月；5）響應(yīng)特性：0～600MPa。4.簡(jiǎn)要描述主要計(jì)量項(xiàng)目的技術(shù)原理。依據(jù)晶體衍射原理，結(jié)合晶格應(yīng)變與宏觀應(yīng)變相一致的假定，以及彈性力學(xué)理論，一束短波長(zhǎng)X射線穿透構(gòu)件路徑上存在應(yīng)力處的晶體物質(zhì)衍射峰會(huì)出現(xiàn)偏移，由此可以利用（hkl）晶面的衍射角變化檢測(cè)被測(cè)構(gòu)件內(nèi)部（殘余）應(yīng)力值。短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀器，基于布拉格方程，采用已知單一波長(zhǎng)的短波長(zhǎng)X射線衍射，通過平移、轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)樣品，定點(diǎn)測(cè)量被測(cè)樣品內(nèi)部晶體材料的衍射晶面（hkl）間距d及其變化Δd，可以測(cè)得不同方向的晶格應(yīng)變?chǔ)舎kl，再由胡克定律計(jì)算得到應(yīng)力，從而無損檢測(cè)晶體材料構(gòu)件任一部位的內(nèi)部應(yīng)力。發(fā)出波長(zhǎng)λ<0.03nm強(qiáng)穿透性短波長(zhǎng)X射線的該儀器輻射源，既可以是廣泛使用的重金屬靶X射線管，也可以是高能同步輻射裝置，其中，采用重金屬靶X射線管作為輻射源的儀器，是中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所基于光的波粒二象性原理，利用光子能量分析的方法，無強(qiáng)度衰減地選取了單一波長(zhǎng)的短波長(zhǎng)特征X射線（如WKα1、UKα1等）；針對(duì)強(qiáng)織構(gòu)多晶材料及單晶材料構(gòu)件，采用了中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所提出的極密度極大值法，進(jìn)行內(nèi)部殘余應(yīng)力的無損檢測(cè)。水平■國(guó)際先進(jìn)□國(guó)內(nèi)先進(jìn)國(guó)內(nèi)外情況簡(jiǎn)要說明1.與國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)規(guī)范之間的關(guān)系本規(guī)范涉及的短波長(zhǎng)X射線衍射內(nèi)部應(yīng)力分析儀原理完全不同于現(xiàn)有只能無損檢測(cè)表面應(yīng)力的傳統(tǒng)X射線應(yīng)力分析儀，明顯不同之處在于：一是本申報(bào)儀器規(guī)范的儀器采用X射線波長(zhǎng)不同于傳統(tǒng)的X射線應(yīng)力分析儀，所采用X射線的波長(zhǎng)小1個(gè)數(shù)量級(jí)；二是本申報(bào)儀器規(guī)范的儀器采用方法不同于傳統(tǒng)的X射線應(yīng)力分析儀，所采用檢測(cè)方法主要是d0法、極密度極大值法。2.指出是否發(fā)現(xiàn)有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的問題，或涉及專利的情況：無3.本項(xiàng)目來源主要依托兩個(gè)國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目：（1）國(guó)家XXX-6重點(diǎn)工程：XXX短波長(zhǎng)X射線衍射裝備的研發(fā)；（2）國(guó)家科技部NQI專項(xiàng)：多維度應(yīng)力場(chǎng)高準(zhǔn)確度定量表征與測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究（2021YFF0600500）主要起草單位（簽字、