Сравнительный анализ методов рентген-дифракционного контроля монокристаллических изделий на различных видах дифрактометров, страница 14


Глава 2. Сравнительный анализ методов контроля, осуществляемых на аппаратах «КРОСС» и «ДРОН-3М»

2.1.   Методика определения ориентировки монокристаллических изделий, используемая в настоящее время

Монокристаллические сплавы обладают резко выраженной анизотропией свойств. Если кристаллографическое отклонение (КГО) составляет более 10º, то механические характеристики (σt - длительная прочность и σв – предел прочности при растяжении) снижаются ~ в 1,5 раза.

Задача определения КГО с помощью дифрактометра может быть решена определением угловых расстояний его геометрической оси от какого-либо кристаллографического направления [hkl]. Под КГО понимают угол между каким-либо кристаллографическим направлением (например, [001], [012] и другими) и каким-либо выбранным внешним направлением (например, поверхность кристалла, плоскость среза, ось роста кристалла и так далее).

КГО образца задаётся положением какой-либо его геометрической оси, то есть направлением, связанным с его формой, в стандартном стереографическом треугольнике.

Для проведения данных измерений используется рентгеновский дифрактометр ДРОН-3М (рис. 2.1.) с серийной рентгеновской трубкой БСВ-27.

ДРОН-3М

Рис. 2.1. Дифрактометр ДРОН-3М

На рис. 2.2 представлена схема рентгеновской съёмки монокристаллического образца на дифрактометре ДРОН-3М для определения КГО.

2 

Рис. 2.2. Схема рентгеновской съёмки монокристаллического образца на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3М для определения КГО [hkl].

θ – угол дифракции (уголь Вульфа-Брэгга, устанавливается по шкале счётчика ДРОН-3М);

2η – угол между падающим и дифрагированным рентгеновскими пучками (2η = 180° ––2θ);

θ'x и θ''x (β' и β'') – углы съёмок, отсчитываемые по шкале гониометра ДРОН-3М;

α – угол между нормалью к поверхности образца (осью вращения образца) N0 и нормалью к системе плоскостей (hkl) N[hkl]-кристаллографического направления.

Рентгеновская съёмка производится в монохроматическом излучении (характеристическом излучении Cu-). Перед съёмкой образец должен быть отполирован – до получения зеркально гладкой поверхности. Полировка должна осуществляться в перпендикулярном направлении по отношению к оси Z образца. Далее образец травится на макроструктуру в реактиве состава:

- HCl (конц.) – 90%;

- H2O2 (конц.) – 10%

до устранения наклёпанного слоя. Счётчик дифрактометра (счётчик Гура) устанавливается неподвижно в положение известное для данного материала, излучения и выбранной системы плоскостей (hkl) угла 2θ (по шкале счётчика). Анализ ведется в следующей последовательности.

Отполированный и протравленный образец устанавливается в приставку ГП-13, в которой при рентгеносъемке он вращается в собственной плоскости со скоростью 40 – 60 об./мин.; при этом исследуемое кристаллографическое образца должно быть перпендикулярно облучаемой поверхности образца.

В процессе рентгеновской съёмки производится также вращение образца вокруг оси гониометра со скоростью 4 – 8 град/мин. и определяется положение дифракционной линии [hkl] в интервале углов θθx ≤ 2θ (по шкале счетчика) или 0 ≤ θxθ (по шкале образца). Положение рефлекса фиксируется на диаграммной ленте самописца, угол θx задаётся по шкале образцов гониометра.