Ｘ線回折装置（XRD）

概要

X線回折法は、物質の構造解析に用いられている一般的な方法です。

その他にも、材料・製品・構造物の残留応力測定に従来から用いられてきています。

しかし、この残留応力測定は試験片形状、測定部位に対応した様々なノウハウが必要です。

当社は、鉄鋼材料を対象にこのノウハウを確立し、その後種々の材料、部材の測定実績を重ねてきています。

残留応力測定のニーズがございましたら、是非ご一報下さいますようお願い申し上げます。

残留応力測定

測定原理

外部からの応力は材料を構成する格子面間隔に影響を及ぼします。
応力によって歪んだ格子は、入射X線に対する回折X線の角度に影響を及ぼします。
応力と測定パラメーターとは式1のような関係で表せます。
したがって、実験によって2θ-sin²ψの関係図を求め、最小二乗法で勾配を求め、
　K(材料および測定波長によって定まる定数）を乗ずることによって応力が求まります。

測定可能な材料、形状等

機器名	特徴	対象、実施例	標準サイズ
PSPC-MSF (Target:Cr) (Target:Cu)	1mmφ平行ビーム(最小0.3mmφ） 40KV-40mA、ヤング率、ポアソン比、ｄ値微小部、曲線部、条件設定	歯車、歯面、歯底 Al、Ti、Cr、Cu、WC α-Al₂O₃、ZrO₂ アモルファス（部分結晶） Co,W(溶射膜） Si₃N₄、Ni合金薄膜TiN、TiC(3000Å)	120x250x300mm 0.5x0.5mm以上 5Kg以下

機器名

特徴

対象、実施例

標準サイズ

PSPC-MSF

(Target:Cr)

(Target:Cu)

1mmφ平行ビーム(最小0.3mmφ）
40KV-40mA、ヤング率、ポアソン比、ｄ値

微小部、曲線部、条件設定

歯車、歯面、歯底
Al、Ti、Cr、Cu、WC
α-Al₂O₃、ZrO₂

アモルファス（部分結晶）
Co,W(溶射膜）
Si₃N₄、Ni合金
薄膜TiN、TiC(3000Å)

120x250x300mm
0.5x0.5mm以上
5Kg以下

測定例

アルミ系円筒円周方向残留応力測定例

＜アルミの残留応力に必要な定数と条件＞

・結晶構造---FCC（面心立方晶）

・格子定数---4.0494(Å)

・弾性定数---70600MPa

・ポアソン比---0.345

・測定波長---Cr-Kα　2.291（Å）

・回折面---(111)面間隔 1.1690(Å）

・回折角---156.6°(2θ）

・応力定数--- -94.86MPa/deg

鉄系ワイヤ長手方向残留応力測定例

※強配向性のため、測定点のうねりあり。

＜フェライト、マルテンサイトの残留応力に必要な定数と条件＞

・結晶構造---BCC（体心立方晶）

・格子定数---2.8664(Å)

・弾性定数---205940MPa

・ポアソン比---0.28

・測定波長---Cr-Kα　2.291（Å）

・回折面---(211)面間隔 1.1702(Å）

・回折角---156.4°(2θ）

・応力定数--- -318.13MPa/deg

構造解析

目的別測定可能対象

X線源	目的	特徴	対象、実施例	標準サイズ
Cu Kα	物質同定（組成形態）	集中法薄膜法	多結晶 200Å以上	10×10mm板、塊、粉厚さ4.9mm以下
	構造解析	結晶系、面指数、格子定数の決定黒鉛の格子定数測定（学振法に準拠）	超電導材、化合物炭素繊維	10×10mm板繊維
	結晶子径測定	ε＝λ／β₁×cosθ 2重線分離、2重線と光学系拡がり補正	薄膜Al、Fe（2000Å）炭素（メソフェーズ）	10×10mm板板、粉（1g）
	不均一歪測定（Hallプロット法）	（βcosθ／λ）＝（2ηsinθ／λ）＋（1／ε）	炭素鋼、SUS	10×10mm板 10×10mm板
	結晶化度測定	金属系（検量線）、格子定数変化法 X＝〔1-（ln/lp）〕×100 X＝〔1-（ΣLa／Σia₁₀₀）〕×100	炭素（メソフェーズ）アモルファス W₅Si₃（3000Å）	粉（1g） 10×10mm板
	組成定量半定量	吸収補正、侵入深さ、膜厚：1～30μm 多元素の定量（検量線）	FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、ロール α、β、γ－FeOOH	粉（1g） 10×10mm板
	残留γの定量	Cr Kα併用　α－（211）とγ－（220）面の強度（加工誘起マルテンサイトの定量） Mo Kα併用　組み合わせ	微小部	1×1mm板
	残留γの定量	Cr Kα併用　α－（211）とγ－（220）面の強度（加工誘起マルテンサイトの定量） Mo Kα併用　組み合わせ	炭素鋼	25×25mm板
Mo Kα	集合組織（多結晶）	正極点図（シュルツ反射法）標準試料との強度比、α　β回転板面に平行な結晶面方位の解析	α、γ－Fe、Ni Al、Ti、Cu	25×25mm板
Mo Kα	配向性測定（多結晶）	軸密度（h、k、L）測定	薄膜Al、Fe（2000Å） Mo₂Si（2500Å）	25×25mm板