本书系统地介绍作者独创的短波长特征X射线衍射基本原理和无损检测晶体内部衍射信息等主要应用，除绪论外，主要包括三部分，共11章。在第一部分(共2章)X射线衍射基础中，概述X射线物理学基础、晶体的X射线衍射基础等；在第二部分(共3章)短波长特征X射线衍射基础、仪器及实验技术中，详述短波长特征X射线衍射原理、织构/取向材料的极密度极大值法等实验分析方法，并简介SWXRD-1000型短波长X射线衍射仪；在第三部分(共6章)晶体材料/工件内部的短波长特征X射线衍射分析应用中，详述无损检测分析单晶/多晶材料工件内部残余应力、织构/取向、物相等的工程应用实例。本书的结束语总结了几种现有晶体衍射技术的特点，并分析目前短波长特征X射线衍射存在的不足，指出今后的发展方向。
更多科学出版社服务，请扫码获取。
"短波长特征X射线衍射技术"，中国兵器装备集团公司科技进步一等奖，2019年，排名第1
目录
序
前言
第0章 绪论——发展中的X射线衍射 1
0.1 X射线学的重大成就 1
0.2 X射线衍射学的进展 2
0.2.1 物体表面X射线衍射的方法及仪器 3
0.2.2 物体内部衍射的方法及仪器 4
第一部分 X射线衍射基础
第1章 X射线物理学基础 11
1.1 X射线的发现、产生及现象 11
1.2 X射线的波动性和粒子性 13
1.2.1 X射线的波动性 13
1.2.2 X射线的粒子性及波粒二象性 14
1.2.3 X射线波粒二象性的呈现 16
1.3 X射线源及其X射线光谱 17
1.3.1 X射线管 17
1.3.2 反射靶X射线管的X射线光谱 20
1.3.3 重金属靶X射线管的短波长特征X射线谱与高能同步辐射的X射线谱 24
1.4 X射线的折射 25
1.5 X射线的散射与X射线强度衰减 26
1.5.1 散射 26
1.5.2 X射线光电吸收与荧光辐射 28
1.5.3 X射线强度的衰减 30
第2章 晶体的X射线衍射基础 32
2.1 晶体及七种晶系 32
2.1.1 晶体和非晶体 32
2.1.2 布拉维点阵和晶系 32
2.1.3 常见的晶体结构 35
2.2 晶体特性及其表征方法 36
2.2.1 晶体定向 36
2.2.2 晶面指数 37
2.2.3 晶向指数 39
2.2.4 晶面间距 41
2.2.5 晶面夹角 42
2.2.6 晶带 42
2.2.7 晶体的对称性 43
2.2.8 晶体的各向异性及滑移系 48
2.2.9 晶体的极射赤面投影 50
2.2.10 晶向、晶面法向在极射赤面投影坐标 56
2.2.11 标准极图 58
2.3 晶体的X射线衍射方向及其方程 59
2.3.1 劳厄衍射 59
2.3.2 布拉格方程 61
2.4 倒易空间与衍射矢量 63
2.4.1 倒易点阵的定义 63
2.4.2 倒易矢量的性质 64
2.4.3 衍射矢量方程与埃瓦尔德倒易球 67
2.5 X射线衍射强度 68
2.5.1 结构因子 69
2.5.2 晶胞结构因子 71
2.5.3 一个小晶体的衍射强度 72
2.5.4 多晶粉末衍射的积分强度 75
2.5.5 倒易点阵的衍射斑与衍射线的形状大小 76
2.6 常规X射线衍射的两种主要衍射方式 78
2.6.1 角度色散衍射 79
2.6.2 能量色散衍射 79
2.7 中子衍射简介 81
2.8 高能同步辐射的短波长X射线衍射简介 85
2.9 X射线管的短波长X射线能量色散衍射简介 87
第二部分 短波长特征X射线衍射基础、仪器及实验技术
第3章 短波长特征X射线衍射基础 91
3.1 短波长特征X射线衍射原理 91
3.2 基于光子能量分析的短波长特征X射线单色化及衍射强度的准确测量 95
3.2.1 探测器系统能量分辨率 95
3.2.2 短波长特征X射线单色化的能量分辨率要求 97
3.2.3 短波长特征X射线衍射强度的准确测量 97
3.3 短波长X射线的屏蔽 99
3.4 衍射几何光路与衍射体积 100
3.5 短波长特征X射线衍射谱的测试 102
3.6 短波长特征X射线衍射峰峰形的特征 103
3.7 短波长特征X射线衍射谱的晶面间距测试误差分析 105
第4章 SWXRD-1000型短波长X射线衍射仪 107
4.1 SWXRD-1000型短波长X射线衍射仪简介 107
4.2 SWXRD-1000型短波长X射线衍射仪及主要技术指标 108
4.3 仪器主要分系统 110
4.3.1 X射线源 111
4.3.2 准聚焦的平行准直光路系统 112
4.3.3 衍射的短波长特征X射线探测系统 112
4.3.4 精密机械运动系统 112
4.3.5 测控系统 112
4.3.6 屏蔽系统 113
4.4 测控分析软件简介 113
4.4.1 SWXRD测控软件V2.0 113
4.4.2 SWXRD分析软件V2.0 118
第5章 短波长特征X射线衍射的实验分析技术基础 123
5.1 可测厚度与短波长特征X射线的波长选取 123
5.2 衍射角零点 124
5.3 测试部位的定位 125
5.3.1 衍射仪圆圆心定位 125
5.3.2 衍射过程的短波长特征X射线传播路径 127
5.3.3 SWXRD测试部位的常规定位方法 128
5.4 粗晶材料的衍射谱测试技术 128
5.5 织构与极图 133
5.6 织构材料的“反常衍射峰” 135
5.6.1 “反常衍射峰” 135
5.6.2 “反常衍射峰”的SWXRD实验研究及其呈现规律 136
5.6.3 关于“反常衍射峰”的探讨 138
5.7 准确测定各向异性材料衍射峰的极密度极大值法 139
5.8 衍射谱的基本数据处理 140
5.8.1 SWXRD谱的基本分析方法 141
5.8.2 关于不对称拟合函数的研究 142
5.9 晶体材料/工件内部的物相定性分析 145
5.9.1 物相 145
5.9.2 物相定性分析 145
5.9.3 物相定性分析实例 149
第三部分 晶体材料/工件内部的短波长特征X射线衍射分析应用
第6章 多晶材料/工件内部织构与单晶体内部晶面取向的原位无损检测 155
6.1 多晶材料内部织构与测试 155
6.1.1 常见的织构类型与极图 155
6.1.2 极图的SWXRD测量方法 156
6.1.3 极图分析 158
6.2 内部织构分布均匀性的特征参量表征及其快速无损检测分析 160
6.2.1 预拉伸铝板内部晶面取向均匀性的特征参量选取 160
6.2.2 快速无损检测预拉伸铝板内部织构均匀性的装置和方法 161
6.2.3 快速原位无损检测预拉伸铝板内部晶面取向分布的均匀性 162
6.3 单晶体内部晶面取向的原位无损测定与衍射峰测量准确性的评估 164
6.4 各向异性材料衍射峰位准确测量的判定准则 168
第7章 晶体材料/工件内部残余应力的原位无损测定 169
7.1 残余应力及其产生 169
7.1.1 残余应力的内涵 169
7.1.2 残余应力的产生 170
7.2 内应力模型及晶体衍射表征 171
7.2.1 Macherauch内应力模型及其分类 171
7.2.2 郑林-张津内应力模型及其分类 172
7.3 晶体衍射测定应力的应变与应力关系 175
7.3.1 材料应变与晶格应变 175
7.3.2 应力-应变关系 176
7.4 主应变的求解方法 178
7.5 无损测定(残余)应力的常用方法 179
7.5.1 sin2Ψ法 180
7.5.2 cosa 181
7.5.3 d0法 184
7.6 无损测定各向异性材料内部应力的新方法——极密度极大值法 185
7.6.1 平面应力的极密度极大值法 186
7.6.2 三维应力的极密度极大值法 186
7.7 无应力标样制备 187
7.7.1 概述 187
7.7.2 无应力标样晶面间距d0的影响因素 188
7.7.3 退火标样的制备 190
7.7.4 方块状、梳状标样的制备 191
7.7.5 不同标样对残余应力测试结果的比较 194
7.8 应变、应力测试的SWXRD实验验证 196
7.8.1 应变测试的对比实验 196
7.8.2 淬火铝板内部残余应力测试的对比实验 197
7.9 铝合金搅拌摩擦焊接件内部残余应力的两种无损测定方法综合运用 198
7.9.1 样品和测试条件 199
7.9.2 sin2??法无损测定焊缝中间层的纵向残余应力 200
7.9.3 采用极密度极大值法无损测定中间层垂直焊缝的残余应力及其分布 205
7.9.4 测试结果分析与讨论 209
7.10 淬火铝板内部三维残余应力无损测定 210
7.10.1 样品、测试要求及测试时间 210
7.10.2 二维/三维残余应力的无损测定及比较 212
7.11 部分典型零部件内部残余应力无损测定 214
7.11.1 30mm厚7075淬火铝板内部残余应力及其分布的无损测定 214
7.11.2 A100高强钢孔挤压强化件内部残余应力及其分布的无损测定 215
7.11.3 钛合金TC4焊接空心叶片内部残余应力及其分布的无损测定 216
7.11.4 3D打印钛合金TC4件平板内部残余应力及其分布的无损测定 217
7.12 无损测定(残余)应力中的常见问题 218
7.12.1 工件或样品的准备 218
7.12.2 测试晶面的选择 219
7.12.3 材料系数及应力模型 221
第8章 预拉伸铝板内部织构对内部残余应力状态影响及消减对策研究 223
8.1 预拉伸铝板及其相关研究 223
8.2 两种预拉伸铝板内部残余应力和织构及其分布的无损测定 224
8.2.1 预拉伸铝板内部织构及其沿厚度方向分布的无损测定 224
8.2.2 预拉伸铝板内部残余应力及其沿厚度方向分布的无损测定 226
8.3 残余应力与均匀塑性变形 228
8.4 不均匀织构的产生 229
8.4.1 预拉伸铝板的滑移系与内部织构 229
8.4.2 织构分布的均匀性、塑性变形的均匀性与残余应力 229
8.5 预拉伸铝板内部残余应力的消减对策 230
8.6 织构和残余应力对加工变形的影响 230
第9章 铝合金板搅拌摩擦焊残余应力与性能研究 232
9.1 研究方法 233
9.1.1 搅拌摩擦焊 233
9.1.2 组织结构分析 234
9.1.3 残余应力的测试 234
9.1.4 无应力标样制备 234
9.2 7075铝合金FSW焊接接头组织及内部残余应力 235
9.2.1 FSW焊接接头的微观组织及显微硬度 235
9.2.2 FSW样品内部残余应力分析 237
9.3 时效对FSW焊接接头组织及内部残余应力分布的影响 242
9.3.1 时效前后焊接接头的微观组织 242
9.3.2 时效后焊接接头的显微硬度 246
9.3.3 时效前后焊接接头的残余应力分布 246
9.4 FSW内部残余应力及性能指标的关联性研究 250
9.4.1 不同工艺加工的FSW焊接样品 250
9.4.2 焊接参数对焊接接头微观组织的影响 251
9.4.3 焊接参数对焊接接头显微硬度的影响 254
9.4.4 焊接参数对接头拉伸性能的影响 255
9.4.5 焊接参数对焊接残余应力分布的影响 257
9.4.6 内部残余应力及性能指标的关联性 262
9.4.7 关联性研究结论 266
第10章 镁合金板成形残余应力及其消减研究 268
10.1 镁合金残余应力的研究现状 268
10.2 不同挤压工艺的镁合金板残余应力及其消减 270
10.2.1 挤压板残余应力测试 270
10.2.2 挤压工艺对其残余应力分布的影响 277
10.2.3 挤压板残余应力的消减 279
10.3 不同轧制工艺的镁合金板残余应力及其消减 285
10.3.1 AZ31B镁合金轧制 286
10.3.2 轧制工艺对镁合金板材显微组织的影响 288
10.3.3 轧制工艺对镁合金板材织构的影响 290
10.3.4 轧制工艺对镁合金板材残余应力的影响 301
10.3.5 上坡淬火消减镁合金残余应力 303
第11章 铝合金装配件内部应力及其分布研究 309
11.1 装配应力的产生及危害 309
11.2 铝合金装配模拟件应力的实验研究 310
11.2.1 实验设计 310
11.2.2 装配模拟件及其测试部位 311
11.2.3 装配应力的无损测定 312
11.2.4 装配应力的无损测定结果 313
11.2.5 分析与讨论 314
11.2.6 结论 318
11.3 抑制装配应力的对策研究 319
结束语 320
主要参考文献 325
附录 326
附录1 元素的物理性质 326
附录2 K系、L系及M系特征X射线的能量 330
附录3 K系特征X射线的波长、吸收限和激发电压 335
附录4 X射线质量吸收系数 337
附录5 原子散射因子f 341
附录6 洛伦兹偏振因子 345
附录7 各种点阵的结构因子 347
附录8 多重性因子Phkl 348
附录9 立方系晶面(或晶向)间夹角 348
附录10 短波长特征X射线衍射的常用材料最大可测厚度 351
附录11 无损测定常用材料内部应变/应力的推荐衍射晶面 352
书单推荐
