LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU Đo lường ứng suất bề mặt trụ của thép cán dùng nhiễu xạ tia X

Chương I--–˜&—™--DẪN NHẬP

1.1. Đặt vấn đề:

Ứng suất dư là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền, tuổi thọ của chi tiết máy. Ứng suất dư được tạo ra trong quá trình gia công cơ, gia công áp lực, xử lý nhiệt…là một trong những nguyên nhân gây ra các hư hỏng, biến dạng vật liệu. Chính vì vậy việc xác định ứng suất dư có vai trò rất quan trọng trong quá trình xử lý và cải thiện điều kiện làm việc của các chi tiết máy.

Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều phương pháp xác định ứng suất dư trên bề mặt chi tiết như phương pháp: đục lỗ, cắt tiết diện, siêu âm, nhiệt đàn hồi, nhiễu xạ Neutron, nhiễu xạ X–quang… Trong đó, phương pháp nhiễu xạ X–quang có nhiều ưu điểm: xác định chính xác ứng suất, dễ dàng tự động hóa… mà không phá hủy chi tiết mẫu.

Các nghiên cứu về hàm hấp thu tia X của Cullity, Koistinen, Ch.Genzel… chỉ áp dụng cho phương pháp đo đơn giản đối với vật liệu đẳng hướng.

Luận văn Thạc sĩ của KS. Lê Minh Tấn – trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM – năm 2008, đã phân tích hình dạng bề mặt trụ ảnh hưởng đến hàm hấp thu tổng quát của tia X trong vật liệu đẳng hướng.

Luận văn thạc sĩ của KS. Nguyễn Thị Hồng. Trường ĐH SPKT Tp. HCM năm 2009 – xác định hàm hấp thu tổng quát cho bề mặt ellipsoid trong đo ứng suất dùng nhiễu xạ X quang.

Tuy nhiên, các tính toán này chỉ dựa trên cơ sở lý thuyết chưa đưa ra được các kiểm định một cách cụ thể hay một giá trị đo nhất định trên một máy công cụ nào, vì vậy dưới sự giúp đỡ của thầy TS. Lê Chí Cương, tác giả chọn lĩnh vực này để làm cơ sở nghiên cứu và thực hiện đề tài:

“Đo lường ứng suất bề mặt trụ của thép cán dùng nhiễu xạ tia X.”1.2. Nội dung nghiên cứu:

Nghiên cứu cơ sở đo lường ứng suất dùng tia X.

Phân tích và tính toán ứng suất trên bề mặt trụ của thép cán.

Kiểm chứng thực tế ứng suất trên bề mặt trụ của thép cán.

1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài:

Nghiên cứu cấu trúc và đo lường ứng suất trên bề mặt trụ.

Trong thực tế thép cán là loại vật liệu thông dụng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề khác nhau: cơ khí, xây dựng, cầu đường… có thể xem như là vật liệu điển hình của vật liệu đẳng hướng dạng thớ.

Qua nghiên cứu xem xét và trao đổi với giảng viên hướng dẫn, được sự đồng tình của thầy TS. LÊ CHÍ CƯƠNG, do vậy giới hạn đề tài của em tập trung nghiên cứu vào loại vật liệu thép cán và chỉ đo trên bề mặt trụ của vật thể.

Đề tài chưa tính toán đến sự sai lệch trong quá trình đo.

Do máy đo còn hạn chế nên đề tài chỉ bằng phương pháp đo Ω.

1.4. Phương pháp nghiên cứu:

Dựa trên cơ sở lý thuyết về vật lý tia X, lý thuyết về biến dạng ứng suất trong cơ học.

Tham khảo tài liệu trên thế giới có liên quan đến việc tính toán hàm hấp thu của tia X

Tính toán ứng suất của tia X đối với vật liệu thép cán.

Đo ứng suất của thép cán trên máy đo dùng tia X.

1.5. Điểm mới của luận văn:

Đề tài không chỉ dừng lại ở việc tính toán một cách thuần túy lý thuyết, đề tài sẽ đưa ra những kết quả đo của một máy công cụ một cách chính xác, kiểm chứng với lý thuyết tính toán.

1.6. Giá trị thực tiễn của luận văn:

Kết quả của đề tài có thể áp dụng tính ứng suất trên bề mặt trụ của vật liệu đẳng hướng.

Có thể dùng để tham khảo cho các sinh viên trong nghành cơ khí, xây dựng… các học viên có thể làm tài liệu để làm tham khảo làm các đề tài liên quan.

Là cơ sở để nghiên cứu các bề mặt phức tạp trong cơ khí.

Chương II

--–˜&—™--

NGUỒN GỐC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN TIA X

2.1. Giới thiệu về tia X:

2.1.1. Lịch sử tia X:

Tia X hay còn gọi là tia Rơntgen do nhà khoa học Đức Wilhelm Conrad Roentgen phát hiện ra vào năm 1895, tại phòng thí nghiệm Viện Vật lý thuộc trường Đại học Tổng hợp Wurtzbourg (cách Berlin 300 km về phía tây nam). Rơntgen cho dòng điện đi qua ống tia âm cực (là ống thuỷ tinh chân không có hai điện cực ở hai đầu) và đặt màn chắn giữa ống và tia âm cực với bản thuỷ tinh (trong đó có tráng một lớp hỗn hợp phát quang) thì xuất hiện ánh sáng xanh nhè nhẹ khác lạ so với tia lửa điện.

Lần lượt ông đưa giấy, bìa cứng cho ánh sáng qua và ông nhận ra thấy các ống xương tay và chiếc nhẫn đeo tay có màu đậm in trên giấy cứng sau khi rửa ảnh. Tiếp tục ông thay giấy cứng bằng quyển sách dày cũng tương tự, rồi ông để trực tiếp cho ánh sáng xanh trên chiếu qua tay ông và ông thấy rõ mồn một từng khớp ngón tay và gân máu của ông đang dịch chuyển khi tay ông chuyển động.

Từ đó tia X được ứng dụng vào y học đầu tiên, giúp con người thấy được cơ quan nội tạng bên trong cơ thể.

Tháng 2 năm 1886, tại Pari, nhà vật lý Oudin và bác sĩ Bathelemy đã thực nghiệm X quang tại nhà, dựa vào nguyên lý của Roentgen, họ đã chế tạo máy X quang đầu tiên trên thế giới, và bác sĩ Antoine Beclere đã chiếu X quang cho người đầu bếp của mình, ông nhận thấy phổi của bà có nhiều chỗ bị mờ, hỏi ra mới biết, trước đó bà đã bị ho ra máu. Đó là trường hợp đầu tiên chuẩn đoán X quang đầu tiên trong lịch sử y học trên thế giới.

Sau này giáo sư người Pháp Henri Becquenre đã nghiên cứu về phóng xạ cùng với Marie Cuie (người Pháp gốc Ba Lan), và Joseph John Thomson (giáo sư vật lý người Anh) dựa vào nguyên lý của máy X quang đã trở thành cha đẻ về phóng xạ nhân loại.

Tia X có khả năng đặc biệt xuyên qua giấy, gỗ, vải, cao su, phần mềm của cơ thể. . . Nhưng không đi qua được kim loại, nhất là những kim loại có tỷ trọng lớn, không đi qua được một số bộ phận trong cơ thể, nhất là những bộ phận có chứa nguyên tố nặng như xương. Mặc khác nó không ảnh hưởng bởi từ trường, nó làm cho không khí dẫn điện hiện lên phim.

Sau đây là trật tự dãy ánh sáng: Tia gama–Tia X–Tia cực tím–Ánh sáng nhìn thấy  Tia hồng ngoại–Sóng rađa–Sóng vô tuyến.

Từ tia gama, tia X và tia cực tím là nhũng tia có bước sóng ngắn, tầng số và năng lượng cao, còn tia hồng ngoại, sóng rađa và sóng vô tuyến có bước sóng dài, tầng số và năng lượng thấp. Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng từ 400nm tới 700nm tương ứng với dãy ánh sáng sắp xếp xác nhau: màu tím, màu chàm, màu xanh dương, màu xanh lá cây, màu vàng và màu đỏ.

Bước sóng của tia X khoảng từ 10 nm tới 1 pm, năng lượng khoảng 200 eV đến 1 MeV, trong khi bước sóng ánh sáng từ 400 nm tới 700 nm

2.1.2. Lịch sử phát triển tia X:

Năm 1912 Von Laue đã chứng minh rằng tia X có thể bị nhiễu xạ bởi tinh thể.

Năm 1935 lần đầu tiên Le Galley chế tạo máy phát tia X đo tinh thể ở cấu trúc dạng bột.

Năm 1947 ông Phillip lần đầu tiên giới thiệu rộng rãi và bán máy nhiễu xạ đo tinh thể có cấu trúc dạng bột.

Vào đầu những thập niên 50 máy đo nhiễu xạ dạng bột dùng rộng rãi để nghiên cứu những vật liệu có cấu trúc chưa hoàn chỉnh.

Năm 1969 Rietveld đã phát triển phương pháp phân tích dãy dữ liệu nhiễu xạ có cấu trúc dạng bột.

Năm 1977 Cox, Young, Thomas và các tác giả khác lần đầu tiên ứng dụng phương pháp Rietveld về bức xạ tia X.

2.1.3. Ứng dụng tia X:

Tia X được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành: y học, địa chất, hoá học, vật liệu học, môi trường . . .như: nghiên cứu môi trường khoáng sản, dự báo và phân tích địa tầng học, nghiên cứu sự hình thành các quặng, chụp X quang trong y học, xác định cấu trúc tinh thể, tìm thông số mạng tinh thể, tìm ứng suất dư để lại trên bề mặt chi tiết sau gia công, tìm ứng suất mõi . . .

Hiện nay trong nước ta đã ứng dụng tia X vào một số ngành nghề như: chụp X quang trong y học, ứng dụng phương phápnhiễu xạ để xác định loại amiăng có nguy cơ ảnh hưởng tới sức khoẻ con người, dùng tia X phân tích các chất thải ra từ các công nghiệp làm ô nhiễm môi trường ở các làng nghề Nam Định.

2.1.4. Tạo tia X [2]:

Hình 2.1: Sơ đồ giới thiệu các thành phần chính của ống phát tia x hiện đại.

Berli (Be) được dùng làm cửa số vì nó hầu như trong suốt đối với tia X.

Tia X phát sinh khi các điện tử hoặc các hạt mang điện khác bị hãm bởi một vật chắn và xuất hiện trong các quá trình tương tác giữa bức xạ g với vật chất.

Thông thường để tạo tia X người ta sử dụng điện tử vì để gia tốc điện tử đòi hỏi cường độ điện trường nhỏ hơn so với trường hợp dùng các loại hạt mang điện khác. Để có tia X có bước sóng cực ngắn công suất lớn có thể sử dụng bêtatron. Trong một số trường hợp nghiên cứu cấu trúc bằng tia Rơntgen người ta còn sử dụng các nguồn đồng vị phóng xạ.

Tia X được tạo ra trong ống phát Rơntgen gồm hai cực điện trong buồng chân không như được chỉ ra trong hình 2.1. Các điện tử được sinh ra do nung nóng catot nhiệt vonfram. Catot có điện áp âm cao và các điện tử được tăng tốc về phía anot thường nối đất. Các điện tử với vận tốc lớn tới đập vào anot được làm nguội bằng nước. Sự tổn hao năng lượng của điện tử do va chạm với anot kim loại được chuyển thành tia X. Thông thường chỉ khoảng một phần trăm năng lượng (<1%) của tia điện tử chuyển thành tia X, phần lớn bị tiêu tán dưới dạng nhiệt tại anot kim loại được làm lạnh.

2.1.5. Đặc điểm của đường bức xạ [3]:

Hình 2.2: Sơ đồ phổ tia X của Molipđen với thế tăng tốc khác nhau

Nếu thế tăng tốc dùng từ ống phóng điện tử tia X được gia tăng thì cường độ dòng cực đại xếp chồng lên nhau sẽ xuất hiện hiện tượng quang phổ, đường cường độ dòng cực đại ở đây gọi là đường đặc tính bức xạ hình 2.2.

Phổ tia X của Molipđen được giới thiệu trong hình 2.2, là một phổ bao gồm một dãi bước sóng. Với mỗi thế tăng tốc - thế đặt giữa catod và anod, ta thu được một phổ tia X liên tục gồm nhiều bước sóng khác nhau. Phổ liên tục là do các điện tử mất năng lượng do một loạt va chạm với các nguyên tử anod. Vì mỗi điện tử mất năng lượng của nó theo một cách khác nhau nên phổ năng lượng liên tục hay các bước sóng tia X được tạo thành. Nếu một điện tử mất toàn bộ năng lượng trong một va chạm với một nguyên tử bia thì tạo ra một photon tia X có năng lượng lớn nhất hay bước sóng ngắn nhất. Bước sóng này gọi là giới hạn sóng ngắn (l_SWL) như trong hình 2.2 cho bia Molipđen va chạm với các điện tử 25keV.

Hình 2.3: Minh hoạ quá trình ion hóa lớp trong và phát xạ tia X đặc trưng

1. một điện tử tới làm bật một điện tử quỹ đạo ra khỏi nguyên tử
2. tạo một lỗ trống lớp K
3. xảy ra hồi phục điện tử và dẫn đến phát xạ photon tia X

Đặc tính cơ bản của vạch quang phổ có thể được phát hiện bởi năng lượng của các lớp electron khác nhau bao quanh hạt nhân. Nếu electron bay tới có năng lượng đủ mạnh nó có thể lấy đi một electron từ lớp K hoặc 1s và kích thích nguyên tử ở trạng thái năng lượng cao, hình 2.3. Sau đó nguyên tử được điền đầy bởi một electron vào chổ trống từ trạng thái năng lượng cao hơn (lớp L hoặc M) thì lúc này năng lượng của nó ở trạng thái thấp hơn. Sự khác nhau giữa các lớp năng lượng electron và các lớp năng lượng cao sẽ phát ra đường đặc tính nhiễu xạ tia X trong suốt quá trình. Từ đó các năng lượng của lớp electron được lượng tử hóa và phát ra nhiễu xạ là duy nhất, nên các đường đặc tính xuất hiện tại những bước sóng dài rõ ràng hơn.[2]

Hơn thế nữa, năng lượng liên kết các electron thì phụ thuộc vào nguyên tử Z, bước sóng của quá trình trên là đặc tính của từng từng vật liệu, sự thật này được khám phá bởi Mosely vào năm 1914, ông cho rằng có một mối quan hệ giữa nghiệm bậc hai của tần số n và số nguyên tử Z.[3]

=C.(Z - s)

Ở đây C và s là các hằng số của quá trình trên và vật liệu. Đường đặc tính nhiễu xạ xảy ra tại những bước sóng không phụ thuộc vào thế tăng tốc, một số đường đặc tính cường độ tia X tỉ lệ với cường độ dây tóc I và thế tăng tốc V, thông qua phương trình

I_Ch.Rad = B.i.( V- V_Char)ⁿ

B : là hằng số

V_char : là hiệu điện thế kích thích của đường đặc tính.

Đường đặc tính được hiểu là nguồn gốc kích thích lớp này tới lớp kia mà nó cung cấp electron theo yêu cầu trong trạng thái năng  lượng suy yếu tới mức thấp. Ví dụ lớp K được tạo ra khi một electron bị tống ra từ lớp K và lớp L cung cấp electron đến nó lại. Tuy nhiên lớp K có hai electron với năng lượng khác nhau và nó phụ thuộc vào sự cung cấp electron từ K_a1 và K_a2. Nếu electron được cung cấp bởi lớp M thì cường độ đặc tính gọi là K_b.

Hình 2.4: Sự di chuyển điện tử trong nguyên tử tạo thành tia X đặc trưng Ka, Kb và La.

Chú ý rằng nếu electron có thể kích thích lên đặc tính lớp K thì nó cũng kích thích các electron khác với sự yếu đi. Tuy nhiên đường K được dùng trong nhiễu xạ tia X vì chúng có khả năng thẩm thấu xuyên vào không khí. Những nguyên tố mà đường năng lượng thấp như Cu, Fe, Cr thì suy giảm rất nhanh khi tán xạ vào không khí và thường không dùng để quan sát, tuy nhiên có những đường L quan trọng như Pt, Au, W . . . Thật sự những yếu tố nhiễu xạ trên chỉ xuất hiện một hiệu điện thế khoảng từ 20KV đến 60KV.

2.1.6. Nhiễu xạ tia X:

a. Hiện tượng nhiễu xạ Tia X [4]:

Nhiễu xạ là đặc tính chung của các sóng và có thể được định nghĩa là sự thay đổi cách xử sự của các tia sáng hoặc các sóng khác do sự tương tác của nó với vật chất. Trước hết ta coi rằng nguyên tử là độc lập, nếu tia X chiếu vào nguyên tử thì các điện tử sẽ dao động quanh vị trí trung bình của chúng. Lưu ý rằng khi điện tử bị hãm (mất năng lượng) nó sẽ phát xạ tia X.

Quá trình hấp thụ và tái phát bức xạ điện tử này được gọi là tán xạ, sử dụng khái niệm photon, ta có thể nói rằng photon tia X bị hấp thụ bởi nguyên tử và photon khác có cùng năng lượng được phát xạ. Khi không có sự thay đổi về năng lượng giữa photon tới và photon phát xạ ta có thể nói rằng sự bức xạ là tán xạ đàn hồi. Như thế tán xạ không đàn hồi chỉ là mất năng lượng photon.

Nếu nguyên tử được lựa chọn không phải là hyđro thì phải coi là tán xạ từ nhiều hơn một điện tử, vì khi ấy nguyên tử chứa một điện tử nằm ở các vị trí quanh hạt nhân, mặc dù theo cơ học lượng tử ta biết rằng không có một biểu diễn chính xác nào về nguyên tử.

Khi hai sóng gọi vào nguyên tử chúng bị tán xạ bởi điện tử theo hướng tới, hai sóng tán xạ theo hướng tới được gọi là cùng pha (hay theo thuật ngữ khác là kết hợp) tại mặt sóng vì các sóng này có cùng quãng đường đi trước và sau tán xạ, nói cách khác hiệu quảng đường (hiệu pha) bằng không. Nếu hai sóng là cùng pha thì cực đại sóng của chúng là thẳng hàng. Nếu cộng hai sóng này, tức lấy tổng biên độ của chúng, thì ta nhận được một sóng có cùng bước sóng nhưng biên độ gấp đôi. Các sóng tán xạ theo phương khác sẽ không cùng pha tại mặt sóng khi hiệu quảng đường đi được trước và sau khi tán không phải là số nguyên lần bước sóng. Nếu ta cộng hai sóng này lại ở mặt sóng thì thấy biên độ sóng tán xạ nhỏ hơn so với biên độ sóng tán xạ bới các điện tử theo hướng tới.

Cho rằng các nguyên tử là xếp sít nhau và mỗi nguyên tử đóng góp nhiều tia X tán xạ, các sóng tán xạ từ mỗi nguyên tử giao thoa với nhau, nếu các sóng là cùng pha thì xuất hiện giao thoa tăng cường, nếu lệch pha 180^o thì xảy ra sự giao thoa tắt. Tia nhiễu xạ  có lẽ được định nghĩa là tổng hợp của một lớn sóng tán xạ chồng chất. Đối với tia nhiễu xạ có thể đo được thì không có sự giao thoa tắt hoàn toàn.

Để mô tả hiện tượng nhiễu xạ người ta đưa ra ba thuật ngữ sau: tán xạ  (cattering), giao thoa (interference), nhiễu xạ (diffraction). Có sự khác nhau giữa ba thuật ngữ này.

5. Tán xạ: là quá trình ở đó sự bức xạ bị hấp thụ và tái bức xạ phát sinh theo các hướng khác nhau.
5. Giao thoa: là sự chồng chất của hai hay nhiều sóng tán xạ tạo thành sóng tổng hợp là tồng của sự đóng góp của các sóng phủ nhau.
5. Nhiễu xạ: là sự giao thoa tăng cường của nhiều hơn một sóng tán xạ.

Không có sự khác nhau vật lý thực sự giữa giao thoa tăng cường và nhiễu xạ.

b. Định luật Bragg :

                                                                                            Tia X nhiễu xạ

Hình 2.5: Mô tả định luật

Khi chiếu tia X vào vật rắn tinh thể ta thấy xuất hiện các tia nhiễu xạ với cường độ khác nhau do bước sóng tia X có độ dài vào cỡ khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử trong vật rắn tinh thể. Các hướng này bị khống chế bởi bước sóng của bức xạ tới và bởi bản chất của mẫu tinh thể. Định luật Bragg, được W.L.Bragg thiết lập năm 1913, thể hiện mối quan hệ giữa bước sóng tia X và khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử.[1]

Để dẫn tới định luật Bragg cần giả thuyết rằng mỗi mặt phẳng nguyên tử phản xạ sóng tới độc lập như phản xạ gương. Các tia X không thực sự bị phản xạ - chúng bị tán xạ - song rất thuận tiện nếu xem chúng là phản xạ, và người ta thường gọi các mặt phẳng là “ mặt phản xạ “ và tia nhiễu xạ là “ tia phản xạ “ .

Giả sử có hai mặt phẳng nguyên tử song song A – A và B – B có cùng chỉ số Millier h,k và l cách nhau bởi khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử d_hkl. Để đơn giản, cho mặt phẳng tinh thể của các tâm tán xạ nguyên tử được thay thế bằng mặt tinh thể đóng vai trò như mặt phản xạ gương đối với tia X tới.

................................................................................

4.6. Nguyên nhân của các sai số

Trong phương pháp nhiễu xạ kế, cường độ tia Rơntgen được đánh giá theo tốc độ đếm xung của ống đếm (hay còn gọi là mật độ xung):

Trong đó: N là số lượng xung đếm được trong thời gian t.

Dựa vào đặc điểm của phương pháp, có thể nêu những nguyên nhân chính gây sai số khi đo cường độ như sau:

Sai số thống kê trong quá trình đếm. Bản thân các quá trình tạo ra đếm xung mang tính chất thống kê, do đó dù cho cường độ tia Rơntgen là cố định lý tưởng, các lần đếm khác nhau sẽ cho những kết quả khác nhau. [1]

Sai số đo cường độ có tính đến hiệu ứng phông. Cường độ đo được tại mỗi điểm của biểu đồ nhiễu xạ luôn luôn gồm hai phần: cường độ nhiễu xạ cần xác định và cường độ phông. Hiệu ứng phông xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau:

• Do phông của bản thân ống đếm.
• Do phần phổ không đặc trưng của ống phát.
• Do sự tán xạ tia đặc trưng bởi các chất vô định hình trên mẫu hoặc giá đặt mẫu.
• Do bức xạ huỳnh quang của mẫu.
• Do sự tán xạ của tia tới phản xạ trong không khí.

Sai số đo cường độ do dao động số hạt tham gia nhiễu xạ trong mẫu đa tinh thể

Sai số của góc nhiễu xạ có thể phân thành hai loại chính: sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. Sai số hệ thống là sai số do những đặc điểm hình học của sơ đồ thực nghiệm (kích thước mẫu, kích thước và hình dáng màn chắn, độ lệch vị trí của mẫu, v.v…) hoặc do các nguyên nhân vật lý (sự co dãn phim, sự hấp thu tia trong mẫu, v.v…)gây nên. Sai số hệ thống có thể hạn chế bằng cách cải tiến kỹ thuật và chế độ thực nghiệm. Sai số ngẫu nhiên là những sai số xuất hiện một cách ngẫu nhiên khi xác định vị trí góc của vạch, có liên quan đến bản thân người thực hiện và các dụng cụ được sử dụng. Sai số ngẫu nhiên có thể hạn chế bằng cách hoàn chỉnh thiết bị và dụng cụ, tăng cường kỹ năng và tăng số lần thực nghiệm. Từ công thức   nhận thấy rằng độ chính xác của biến dạng không những phụ thuộc vào  mà còn vào bản thân trị số góc . Mối quan hệ này rất mạnh vì có thể thay đổi từ 0 đến ¥. Góc nhiễu xạ càng lớn thì càng chính xác, thường  được gọi là phạm vi góc lớn để xác định chính xác biến dạng. Tuy nhiên, góc nhiễu xạ tối đa thường cũng chỉ nằm trong phạm vi 80^o – 82⁰. Chúng ta có thể chọn loại bức xạ phù hợp để nhận được đường có góc nhiễu xạ lớn nhất.

Ngoài các yếu tố trên, một số yếu tố có thể góp phần vào việc xuất hiện các sai số trong các phép đo. Các yếu tố này có thể được tóm tắt như sau:

5. Gá đặt mẫu trong các lần đo.
5. Số góc đo cho phương pháp sin²ψ.
5. Bề mặt hình học của mẫu.
5. Thời gian đo.

Chương V

--–˜&—™--

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

Hàm hấp thu của các dạng bề mặt chi tiết khác nhau được xác định dựa vào các công thức khác nhau. Để đo hàm hấp thu của bề mặt phẳng, ta dùng công thức của Culity. Công thức này của Culity cũng có thể được sử dụng để đo hàm hấp thu trên bề mặt trụ nếu xem nơi tiếp xúc giữa tia X và bề mặt trụ là phẳng, tuy nhiên kết quả kém chính xác. Taizo đã tìm ra hàm hấp thu của bề mặt cầu bằng phương pháp đo kiểu y, cố định y­₀ và giới hạn diện tích tia X. Lê Minh Tấn đã tìm ra hàm hấp thu trên bề mặt trụ bằng phương pháp đo kiểu W, cố định góc h mà không giới hạn diện tích tia X.

Tuy nhiên, đề tài của thạc sĩ Tân chỉ dừng lại ở mức độ lý thuyết  thuần túy, do vậy đề tài này thực nghiệm lại công thức cường độ nhiễu xạ trên bề mặt trụ và  đo ứng suất trên bề mặt trụ của chi tiết có bán kính thay đổi .

5.1. Tóm tắt kết quả đề tài:

Khi chiếu tia X lên bề mặt chi tiết hình trụ, cường độ nhiễu xạ bị hấp thu tổng quát trong phương pháp đo Ω cố định góc η:

Hàm hấp thu tổng quát cho bề mặt trụ không giới hạn diện tích tia X trong phương pháp đo kiểu W  cố định góc h là:

Ở đây, chọn mẫu đo là thép C45 và dùng đặc tính tia X là Cu - Ka với hệ số hấp thu m=2490,6m^-1.

Góc quan sát nhiễu xạ 2q từ 112⁰ đến 120⁰ ( vì góc nhiễu xạ thích hợp để đo hàm hấp thu chính xác hơn ).

Bảng 5.1.a: Các góc y và đường kính của trụ thép C45 trong quá trình đo.

Bảng 5.1.b: Ứng suất trên hàm hấp thu A phẳng

- Đường kính của mẫu đo tăng lên thì ứng suất của mẫu cũng tăng lên theo hàm hấp thu trên dùng A phẳng.

        Bảng 5.1.c: Ứng suất trên hàm hấp thu A trụ

    - Đường kính của mẫu đo tăng lên thì ứng suất của mẫu cũng tăng lên theo hàm hấp thu trên dùng A trụ.

- So sánh giữa ứng suất dùng A phẳng và A trụ thì bán kính R nhỏ thì độ sai lệch càng lớn, bán kính R tăng lên thì độ sai lệch giảm dần. Vì vậy khi tính toán ứng suất các trụ có đường kính nhỏ ta nên dùng hàm hấp thu trên bề mặt trụ để tính toán, đối với các bán kính lớn thì dùng hàm hấp thu trên bề mặt phẳng.

5.2. Đánh giá kết quả đề tài:

Dựa trên cơ sở lý thuyết nhiễu xạ tia X, kết hợp với việc tính toán, phân tích và khảo sát bằng đồ thị trong phần mềm Matlab, đề tài đã đạt được kết quả như sau:

Thực nghiệm lại hàm hấp thu tổng quát trên bề mặt trụ dùng phương pháp đo kiểu W, cố định góc h mà không giới hạn diện tích tia X. Từ kết quả thực nghiệm của đề tài có thể nhận định hàm hấp thu trong góc 2θ là nền tảng để tính ứng suất trên các trụ bị mỏi, ứng suất dư của các trục chuyển động liên tục...

5.3. Hướng phát triển đề tài:

- Đề tài này tính toán và làm thực nghiệm trên bề mặt trụ của thép C45. Nhưng chưa tính toán và làm thực nghiệm trên các trụ của trục mạ màu hay trong các máy in bao bì.

- Tính toán ứng suất trên các vật liệu phi đẳng hướng chịu mõi trong quá trình làm việc.

- Cần trang bị phòng thí nghiệm nhiễu xạ để kiểm chứng kết quả lý thuyết, và để phục vụ cho công tác nghiên cứu chuyên môn và giảng dạy trong nhà trường tốt hơn, để học sinh và sinh viên trừu tượng hơn về phương pháp này hay các khoa có thể hợp tác nghiên cứu với các trung tâm bên ngoài để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tìm hiểu sâu hơn về các đề tài.