利用二维衍射快速检测金属板材极图的方法

摘要

一种利用二维衍射快速检测金属板材极图的方法，属于X射线检测技术领域。本发明以射线二维探测系统为检测设备，在任何极图的α角0～π/4的范围内以反射法快速测量金属板材的射线衍射数据，并以这些衍射数据为基础啮合计算出相应表示织构组分的正态分布函数，定量计算出金属板材的极图。本发明在探测设备不作任何转动的情况下，即可完成金属板材衍射数据的快速测量，从而可以大幅度提高检测金属板材极图的速度，发展快速检测金属板材极图的技术。

说明书

技术领域

本发明属于X射线检测技术领域。

背景技术

绝大多数金属板材都是多晶体，且不同程度地含有板材织构。板材织构对其性能，尤其是各向异性有非常重要的影响。因此在金属板材的的生产过程中经常需要检测表达板材织构的极图，以监视生产过程、确保板材性能。现代化大规模工业生产不仅需要板材良好的工程性能，而且还要求板材各部位性能高度的一致性和稳定性。因此在生产现场对板材作连续、快速地在线检测已成为确保产品一致性和稳定性的重要手段。虽然金属板材织构现场检测技术的难度很大，但为相关工业生产部门所迫切需要。目前尚没有非常有效的相关技术应用于工业生产。

在实验室可以借助中子、X射线或电子束等射线通过单点记录模式，经很长时间测得极图数据，用以分析金属板材织构。这种方法复杂、费时，不能应用于工业生产现场的连续检测。生产现场检测的关键环节在于快速、准确地获取大量极图数据。Bttcher和Kopineck等人开发了一种X射线在线测量深冲钢板极图数据的技术[Bttcher，W.，Kopineck，H.J.，Stahl u.Eisen，105(1985)，509-516.Uber einRntgentexturmeβverfahren zur Zerstrrungfreien on-line-Bestimmung TechnologischerKennwerte von Kaltgewaltzten Stahlbndern.]。这种技术的要点在于把极图数据的传统单点记录方式改进成多点的能谱探测器记录方式。该方法一定程度上提高了极图数据的记录速度，曾被试用于德国Thyssen Krupp钢铁公司深冲钢板生产线[Klinkenberg，C.，Schmitz，H.-P.，Tamler，H.，proc.12^th inter.Conf.Texture of Materials，J.A.Szpunar，NRC Research Press，Canada，1999，vol.1，p.475-480.Texturemeasurement in steel industry practice.]。结果表明，这种方法获得的织构信息过于简化，因而不能获得高精度的极图信息。近几年以二维射线探测系统为检测设备开发研究的板材织构检测技术快速、准确地获得织构信息上取得了进展。中国专利申请公开号CN1425913A中提出“冲压钢板极图数据的快速检测方法”，这种检测技术需要探测设备相对于待测材料作少量转动以获得足够的数据，因而更适合于步进式和较慢速连续生产产品的检测。对于织构检测精度要求略低而生产速度大于每秒5米的一些高速金属板的生产，则上述技术的检测速度仍显不够快。因此需要发展在20秒钟内即可以完成检测的准确而快速的新技术。

发明内容

本发明提供了一种在二维射线探测系统基础上快速检测板材特征衍射信息的方法，利用二维射线探测系统，以反射法快速测量金属板材的衍射数据，并以这些衍射数据为基础啮合计算出相应表示织构组分的正态分布函数，最后定量计算出金属板材的极图。本发明在探测设备不作任何转动的情况下，即可完成金属板材衍射数据的快速测量，从而可以大幅度提高检测金属板材极图的速度，发展快速检测金属板材极图的技术。

本发明首先根据待测板材的织构特征，在任何极图的纬度角α为0～π/4的范围内找到能够获得代表织构主要特征的衍射数据的位置，即确定出图1所示的经度角β的数值；然后把二维探测系统设定在所找到的，能够获得织构特征衍射数据的β角位置，并检测衍射数据，随α角变化得到一组衍射强度计数值的数据；随后，对沿α角记录到的衍射强度计数值的分布作正态啮合计算，获得各正态分布函数所啮合出的计数峰值、峰值处的α角位置，以及强度计数值降低到峰值的e^-1处与峰值位置的α角距离的数据；最后借助这些数据及其所对应计数峰的晶体学对称性计算出板材的极图。在任一衍射数据范围内同时啮合1至10种不同位置的计数峰。

本发明的特点在于可以根据待测材料的织构特点，在极图纬度角α角0～π/4的范围内确定出一个能捕捉到反映板材织构的少量最关键衍射信息的β角检测位置，从而使在探测设备不作任何转动的情况下，在20秒钟以内快速完成检测过程。

附图说明

图1为本发明在球坐标系中所设定的纬度角α或极距角和经度角β的角度的区域内需获取极图数据的范围，灰色区为获取极图数据的测量范围。

图2为射线二维探测系统上记录到的退火铝板{200}极图上α角从0到π/6的衍射强度的平面分布。

图3为沿图2所示衍射弧线，即沿α角记录到的衍射强度计数值的分布，实线为衍射强度计数值，虚线为正态分布啮合曲线。

图4为借助实验室常规方法测得的退火铝板{200}极图，图中粗实线为α角从0到π/6的测量位置，以获取图2所示的衍射线。

图5为借助本发明技术快速获得的退火铝板{200}极图。

具体实施方式

选用退火纯铝板，利用实验室常规检测技术测得其{200}极图如图4所示。图4中的实线就是{200}极图的α角0～π/4的范围内所确定的能够代表织构主要特征的衍射数据的位置，确定该位置的β角为25°，在该位置上获得的X射线二维探测的检测结果如图2所示。经图3所示的正态啮合分析和计算获得两个正态分布计数峰。其峰值分别为：112和26，峰值处的α角位置分别为：0°和36°，强度计数值降低到峰值的e-1时距离峰值位置的α角距离分别为：5°和2°。由此计算出的{200}极图如图5所示，与图4吻合的非常好。检测所用时间仅为15秒，检测速度明显提高。