Luận văn Đo lường ứng suất bề mặt trụ của thép cán dùng nhiễu xạ tia X (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Đo lường ứng suất bề mặt trụ của thép cán dùng nhiễu xạ tia X (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI LÊ QUỐC CƯỜNG ĐO LƯỜNG ỨNG SUẤT BỀ MẶT TRỤ CỦA THÉP CÁN DÙNG NHIỄU XẠ TIA X NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 2 6 3 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2005
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI LÊ CƯỜNG QUỐC ĐO LƯỜNG ỨNG SUẤT BỀ MẶT TRỤ CỦA THÉP CÁN DÙNG NHIỄU XẠ TIA X NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2010
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI LÊ CƯỜNG QUỐC ĐO LƯỜNG ỨNG SUẤT BỀ MẶT TRỤ CỦA THÉP CÁN DÙNG NHIỄU XẠ TIA X NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Hướng dẫn khoa học: TS. LÊ CHÍ CƯƠNG TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2010
4. LÝ LỊCH CÁ NHÂN  I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Bùi Lê Cƣờng Quốc Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15-11-1981 Nơi sinh: Bình Thuận Quê quán: Bình Thuận Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Hàm Mỹ, Hàm Thuận Nam, Bình Thuận Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0908.472.984 Fax: E-mail:Quoc_cuong1986@ymail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 10/2000 đến7/2005 Nơi học (trƣờng, thành phố): ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Ngành học: CƠ KHÍ MÁY Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MÁY DẬP BÁNH Nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: KHOA CƠ KHÍ MÁY Ngƣời hƣớng dẫn: Thạc Sĩ TRẦN QUỐC HÙNG III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ 2006 GIÁO VIÊN THÔNG NGUYỄN VĂN LINH TRƢỜNG TRUNG CẤP NGHỀ 2008 GIÁO VIÊN BÌNH THUẬN
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2010 Ký tên và ghi rõ họ tên
6. LỜI CẢM ƠN  Sau hai năm theo học chƣơng trình đào tạo sau đại học tại trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, em đã đúc kết đƣợc những kiến thức bổ ích cho chuyên môn của mình. Với đề tài nghiên cứu dƣới hình thức luận văn thạc sĩ, em đã vận dụng những kiến thức mà mình đƣợc trang bị để tiến hành giải quyết một bài toán thực tiễn. Vì đề tài luận văn là nghiên cứu và giải quyết vấn đề khá mới mẻ dựa trên cơ sở tính toán lý thuyết chuyên sâu về lĩnh vực vật liệu dùng kỹ thuật nhiễu xạ X–quang, nên lúc đầu tiếp cận em đã gặp khá nhiều bỡ ngỡ và khó khăn. Nhƣng với sự tận tình của thầy hƣớng dẫn TS. Lê Chí Cƣơng, cùng với sự hỗ trợ từ phía gia đình, bạn bè đồng nghiệp, cho đến nay luận văn của em đã đạt đƣợc những kết quả nhƣ mong muốn. Đến đây, cho phép em gửi lời tri ân sâu sắc đến: - Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thầy TS. Lê Chí Cƣơng – Khoa Cơ khí máy - trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. - Tiến sĩ NGUYỄN ĐỨC THÀNH - Giám Đốc – trung tâm hạt nhân thành phố Hồ Chí Minh. - Quý thầy cô khoa Cơ khí máy - trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Phòng Đào tạo - Sau Đại học và các phòng khoa trong trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và các anh, chị trong lớp cao học Công Nghệ Chế Tạo Máy, khóa 2008- 2010 Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ, động viên quý báu của tất cả mọi ngƣời. Xin trân trọng cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2010 Học viên thực hiện luận văn
7. TÓM TẮT  Ứng suất là một nhân tố quan trọng ảnh hƣởng đến độ bền, tuổi thọ của chi tiết máy. Có nhiều phƣơng pháp xác định ứng suất nhƣng phƣơng pháp nhiễu xạ X–quang có nhiều ƣu điểm hơn so với những phƣơng pháp khác nhƣ: không phá hủy mẫu đo, cho kết quả chính xác, dễ dàng tự động hóa tuy nhiên, sự hấp thu tia X làm cho kết quả đo ứng suất chƣa thật sự chính xác. Hàm hấp thu đối với vật liệu đẳng hƣớng đƣợc nghiên cứu bởi Cullity, Lê Chí Cƣơng , Ch.Genzel Nhƣng đối với vật liệu thép C45 và bề mặt trụ. Vì vậy, tác giả chọn đề tài: “Đo lƣờng ứng suất trên bề mặt trụ của thép cán dùng nhiễu xạ tia X”. Trong nghiên cứu này tác giả sử dụng phƣơng pháp đo kiểu Ω và khảo sát trong phần mềm matlab, kết quả cho thấy:  Trƣờng hợp cố định góc η bán kính R càng lớn thì ứng suất tăng.  Trƣờng hợp so sánh ứng suất, khi bán kính R nhỏ thì độ sai lệch ứng suất cao, bán kính R tăng thì độ sai lệch giảm.
8. ABSTRACT  There are various methods for determination of the residual stress, such as the hole – drilling method, ultrasonic method and X – ray diffraction method. However, the X – ray diffraction method is more advantageous than the others because it can nondestructively and accurately determine residual stress and it is easy to be automated. Nevertheless, the results of measuring residual stresses using x-ray diffraction is not accurate because of its absorption. Absorption function for isotropic materials was studied by: Cullity, Koistinen, Ch.Genzel But the function of the absorbed x-ray for anisotropic materials hasn’t been studied. Therefore, the subject of this thesis will be: “Measurement of stresses on the surface of the cylindrical steel using X-ray diffraction” In this reseach, reseacher ues Side – inclination method and investigate by Matlab software, give the results:  The larger fixed angle η is, the more the radius R increases stress.  In the case comparing stress, the smaller the radius R is,the higher error of stress, but the radius R increases so this is reduced.
9. MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cám ơn iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách các ký hiệu vi Danh sách các bảng vii Danh sách các hình viii Chƣơng I. DẪN NHẬP 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Nội dung nghiên cứu 2 1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài 2 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 2 1.5. Điểm mới của luận văn 2 1.6. Giá trị thực tiễn của luận văn 3 Chƣơng II. NGUỒN GỐC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN TIA X 4 2.1. Giới thiệu về tia X 4 2.1.1. Lịch sử tia X 4 2.1.2. Lịch sử phát triển tia X 5 2.1.3. Ứng dụng tia X 6 2.1.4. Tạo tia X [2] 6 2.1.5. Đặc điểm của đƣờng bức xạ [3] 7 2.1.6. Nhiễu xạ tia X 10 a. Hiện tƣợng nhiễu xạ Tia X [4] 10 b. Định luật Bragg 11
10. 2.1.7. Giới hạn bƣớc sóng và hiện tƣợng quang phổ 13 2.2. Nguyên lý cấu tạo thiết bị [1] 15 2.2.1. Phƣơng pháp chụp ảnh 15 a. Cấu tạo 15 b. Nguyên lý của phƣơng pháp 15 2.2.2. Phƣơng pháp nhiễu xạ kế (diffractometer) 16 a. Cấu tạo 16 b. Nguyên lý của phƣơng pháp 16 2.2.3. Chiều sâu thấm của tia X 19 2.2.4. Tính ứng suất 19 2.2.5. Xác định biến dạng 19 2.2.6. Xác định mối quan hệ ứng suất - biến dạng 22 2.2.7. Ƣu điểm của phƣơng pháp đo nhiễu xạ kế so với phƣơng pháp chụp ảnh 25 Chƣơng III. HỆ SỐ HẤP THU TRÊN CÁC BỀ MẶT 26 3.1. Các phƣơng pháp đo trên máy nhiễu xạ đơn tinh thể 26 3.1.1. Phƣơng pháp đo kiểu  27 a. Phƣơng pháp đo kiểu  cố định  28 b. Phƣơng pháp đo kiểu  cố định o 29 3.1.2. Phƣơng pháp đo kiểu  30 a. Phƣơng pháp đo kiểu  cố định  30 b. Phƣơng pháp đo kiểu  cố định O 31 3.2. Hệ số hấp thụ ảnh hƣởng tới cƣờng độ nhiễu xạ trên mặt phẳng 31 3.3. Hệ số hấp thụ không giới hạn vùng nhiễu xạ và giới hạn vùng nhiễu xạ [7] 33 3.4. Hàm số hấp thụ trên bề mặt trụ bằng phƣơng pháp đo kiểu  cố định o [11] 35
11. 3.5. Hàm số hấp thu trên bề mặt trụ bằng phƣơng pháp đo kiểu  cố định  và o[4]: (Lê Minh Tấn 2005) 37 3.6. Khảo sát hàm hấp thu trên bề mặt ellipsoid trong phƣơng pháp đo kiểu , cố định góc  và 0[5]: (Nguyễn Thị Hồng 2009) 40 Chƣơng IV. THIẾT BỊ NHIỄU XẠ TIA X, CHUẨN BỊ MẪU, ĐO ĐẠC MẪU VÀ TÍNH ỨNG SUẤT 42 4.1. Thiết bị nhiễu xạ tia X X’Pert Pro 42 4.2. Chuẩn bị mẫu, đo đạc mẫu 44 4.3. Đo mẫu trên hệ máy nhiễu xạ X’Pert Pro 45 4.4. Tính toán ứng suất 46 4.4.1. Tính toán ứng suất trên hàm hấp thu A phẳng 46 4.4.2. Tính toán ứng suất cho các mẫu còn lại 50 4.5. Ứng suất dùng hàm hấp thụ trên bề măt trụ 54 4.5.1. Tính toán ứng suất trên hàm hấp thu A trụ và A phẳng 54 4.6. Nguyên nhân của các sai số 57 Chƣơng V. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 59 5.1. Tóm tắt kết quả đề tài 59 5.2. Đánh giá kết quả đề tài 61 5.3. Hƣớng phát triển đề tài 61
12. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU  : bƣớc sóng SWL : giới haṇ bƣớc sóng ngắn 2 : góc nhiễu xạ d : khoảng cách giữa các mặt phẳng phân tử ( hkl ) n : phản xạ bậc cao h : hằng số Plank V : hiêụ điêṇ thế của điã (P) : măṭ phẳng chƣ́ a ống phát và ống thu tia X ( măṭ phẳng nghiêng ) (Q) : măṭ phẳng vuông góc với truc̣ hình tru ̣chƣ́ a hƣớng đo ƣ́ ng suất Ψ : góc tạo bởi phƣơng pháp tuyến của mẫu đo với phƣơng pháp tuyến của họ mặt phẳng nguyên tƣ̉ nhiêũ xa ̣ Ψo : góc tạo bởi phƣơng pháp tuyến của mâũ đo và tia tới X  : là góc phân giác của tia tới và tia nhiễu xạ X o : là góc tạo bởi phƣơng pháp tuyến của họ mặt phẳng nhiễu xạ và tia tới X  : góc tạo bởi tia tới X và phƣơng ngang  : góc tạo bởi tia nhiễu xạ và phƣơng ngang : góc tạo bởi phƣơng pháp tuyến của mẫu đo với mặt phẳng nghiêng : góc tạo bởi trục đƣ́ ng mâũ đo hình tru ̣với (P) a : hê ̣số tính chất của vâṭ liêụ (phụ thuộc loại vật liệu) b : thể tích phần năng lƣơṇ g tia tới trên môṭ đơn vi ̣thể tích (phụ thuộc vào đặc tính của tia X nhƣ Cr-K , Cr-K, Cu-K, Co-K . . .)  : hằng số hấp thụ (phụ thuộc vào đặc tính của tia X và loại vật liệu mẫu đo) AB : chiều dài tia tới thẩm thấu đến phân tố bi ̣nhiêũ xa ̣ BC : chiều dài nhiêũ xa ̣tƣ̀ phân tố bi ̣nhiêũ xa ̣đến ra ngoài mâũ đo  : chiều sâu thẩm thẩm thấu taị  = 0o Ra : bán kính thứ nhất của mẫu đo hình elip Rb : bán kính thứ hai của mẫu đo hình elip
13. r : bán kính tại phân tố bị nhiễu xạ dr : chiều dày phân tố bi ̣nhiêũ xa ̣  : góc giới hạn vùng nhiễu xạ d : bề rôṇ g phân tố bi ̣nhiêũ xa ̣ L : chiều dài phân tố bi ̣nhiêũ xa ̣ Lc : chiều dài thẩm thấu của tia tới và nhiêũ xa ̣đi ra ngoài mâũ đo. dV = r.drdzd : thể tích phân tố bi ̣nhiêũ xa ̣ B x H : tiết diêṇ của tia X AP: hàm hấp thu trên bề mặt phẳng AT: hàm hấp thu trên bề mặt trụ σT: ứng suất trên bề mặt trụ σP: ứng suất trên bề mặt phẳng χ: tỷ số tƣơng quan ra: sai số tƣơng quan
14. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG Trang Bảng 3.1 Hằng số hấp thu  phụ thuộc vào kim loại và đặc tính tia X.[5] 33 Bảng 3.2 Hệ số hấp thu hai phƣơng pháp đo 34 Bảng 4.1. Thành phần hoá học của thép Các bon chất lƣợng C45 45 Bảng 5.1.a Các góc  và đƣờng kính của trụ thép C45 trong quá trình đo 60 Bảng 5.1.b Ứng suất trên hàm hấp thu A phẳng 60 Bảng 5.1.c Ứng suất trên hàm hấp thu A trụ 60
15. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 2.1 Sơ đồ giới thiệu các thành phần chính của ống phát tia x hiện đại 6 Hình 2.2 Sơ đồ phổ tia X của Molipđen với thế tăng tốc khác nhau 7 Hình 2.3 Minh hoạ quá trình ion hóa lớp trong và phát xạ tia X đặc trƣng 8 Hình 2.4 Sự di chuyển điện tử trong nguyên tử tạo thành tia X đặc trƣng K , K và L 9 Hình 2.5 Mô tả định luật 11 Hình 2.6 Nguyên lý nhiễu xạ 12 Hình 2.7 Bƣớc sóng 14 Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo của nhiễu xạ kế 16 Hình 2.9 Cƣờng độ nhiễu xạ đƣợc đo bằng ống đếm 18 Hình 2.10 Các mặt phẳng trên mẫu 20 2 Hình 2.11 Dạng tuyến tính của d , sin  21 Hình 2.12 Dạng tách đôi góc  21 2 Hình 2.13 Dạng dao động của d , sin  22 Hình 2.14 Trục tinh thể (Ci) và hƣớng của nó đố với hệ trục tọa độ mẫu ví dụ (Si) cùng hệ trục đo (Li ) 22 Hình 3.1 Máy đo nhiễu xạ đơn tinh thể X’Pert Pro 26 Hình 3.2 Phƣơng pháp đo kiểu  27 Hình 3.3 Phƣơng pháp đo kiểu  cố định  28 Hình 3.4 Phƣơng pháp đo kiểu  cố định o 29 Hình 3.5 Phƣơng pháp đo kiểu  30 Hình 3.6 Phƣơng pháp đo kiểu  cố định  30 Hình 3.7 Phƣơng pháp đo kiểu  cố định o 31 Hình 3.8 Cƣờng độ nhiễu xạ trên mặt phẳng 32
16. Hình 3.9 Thể hiện hƣớng đo ứng suất theo phƣơng ψ 33 Hình 3.10 Phƣơng pháp đo kiểu  cố định góc o và khống chế tiết diện tia X 35 Hình 3.11 Dùng phƣơng pháp đo kiểu  cố định góc o 36 Hình 3.12 Góc nhiễu xạ 2θ =1520÷1600 37 Hình 3.13 Phƣơng pháp đo kiểu  cố định góc  trên bề mặt trụ 38 Hình 3.14 Phƣơng pháp đo kiểu  cố định góc 0 trên bề mặt trụ 39 Hình 3.15 Góc trong phƣơng pháp đo kiểu , cố định góc  40 Hình 3.16 Góc trong phƣơng pháp đo kiểu , cố định góc 0 41 Hình 4.1 Ống phát tia X 42 Hình 4.2: Hệ giác kế của máy nhiễu xạ tia X X’Pert Pro 43 Hình 4.3 Hệ thống thu nhận 44 Hình 4.4 mẫu 44 Hình 4.5 Đồ gá để xoay các góc ψ 45 Hình 4.6 Đƣờng nhiễu xạ ứng với góc 2θ 47 Hình 4.7 Nội suy bậc hai 47 Hình 4.8 Đồ thị thể hiện mối quan hệ d-Sin2ψ của mẫu 49 Hình 4.9 Đồ thị thể hiện mối quan hệ d-Sin2ψ của mẫu 50 Hình 4.10 Đồ thị thể hiện mối quan hệ d-Sin2ψ của mẫu Ø16mm 51 Hình 4.11 Đồ thị thể hiện mối quan hệ d-Sin2ψ của mẫu Ø18mm 52 Hình 4.12 Đồ thị thể hiện mối quan hệ d-Sin2ψ của mẫu Ø20mm 53 Hình 4.13 Đồ thị thể hiện d và Sin2ψ của các mẫu 54 Hình 4.14 Đồ thị quan hệ ứng suất và R trên A trụ và phẳng 55 Hình 4.15 Đồ thị so sánh ứng suất trên A trụ và A phẳng 56
17. LUẬN VĂN THẠC SĨ Chương I  DẪN NHẬP 1.1. Đặt vấn đề: Ứng suất dƣ là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hƣởng đến độ bền, tuổi thọ của chi tiết máy. Ứng suất dƣ đƣợc tạo ra trong quá trình gia công cơ, gia công áp lực, xử lý nhiệt là một trong những nguyên nhân gây ra các hƣ hỏng, biến dạng vật liệu. Chính vì vậy việc xác định ứng suất dƣ 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 phƣơng pháp xác định ứng suất dƣ trên bề mặt chi tiết nhƣ phƣơng pháp: đục lỗ, cắt tiết diện, siêu âm, nhiệt đàn hồi, nhiễu xạ Neutron, nhiễu xạ X–quang Trong đó, phƣơng pháp nhiễu xạ X–quang có nhiều ƣu 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 phƣơng pháp đo đơn giản đối với vật liệu đẳng hƣớng. Luận văn Thạc sĩ của KS. Lê Minh Tấn – trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM – năm 2008, đã phân tích hình dạng bề mặt trụ ảnh hƣởng đến hàm hấp thu tổng quát của tia X trong vật liệu đẳng hƣớng. Luận văn thạc sĩ của KS. Nguyễn Thị Hồng. Trƣờng 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 chƣa đƣa ra đƣợc các kiểm định một cách cụ thể hay một giá trị đo nhất định trên một máy công cụ nào, vì vậy dƣới sự giúp đỡ của thầy TS. Lê Chí Cƣơng, 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.” Trang 1
18. LUẬN VĂN THẠC SĨ 1.2. Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu cơ sở đo lƣờng 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 lƣờng ứng suất trên bề mặt trụ. Trong thực tế thép cán là loại vật liệu thông dụng đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề khác nhau: cơ khí, xây dựng, cầu đƣờng có thể xem nhƣ là vật liệu điển hình của vật liệu đẳng hƣớng dạng thớ. Qua nghiên cứu xem xét và trao đổi với giảng viên hƣớng dẫn, đƣợc sự đồng tình của thầy TS. LÊ CHÍ CƢƠNG, 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. 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 đƣa ra những kết quả đo của một máy công cụ một cách chính xác, kiểm chứng với lý thuyết tính toán. Trang 2
19. LUẬN VĂN THẠC SĨ 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 hƣớng. 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. Trang 3
20. LUẬN VĂN THẠC SĨ 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 trƣờng 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 lƣợt ông đƣa giấy, bìa cứng cho ánh sáng qua và ông nhận ra thấy các ống xƣơng 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 tƣơng 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 đƣợc ứng dụng vào y học đầu tiên, giúp con ngƣời thấy đƣợc 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 ngƣời đầu bếp của mình, ông nhận thấy phổi của bà có nhiều chỗ bị mờ, hỏi ra mới biết, trƣớc đó bà đã bị ho ra máu. Đó là trƣờng hợp đầu tiên chuẩn đoán X quang đầu tiên trong lịch sử y học trên thế giới. Sau này giáo sƣ ngƣời Pháp Henri Becquenre đã nghiên cứu về phóng xạ cùng với Marie Cuie (ngƣời Pháp gốc Ba Lan), và Joseph John Thomson (giáo sƣ vật lý Trang 4
21. LUẬN VĂN THẠC SĨ ngƣời 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. . . Nhƣng không đi qua đƣợc kim loại, nhất là những kim loại có tỷ trọng lớn, không đi qua đƣợc một số bộ phận trong cơ thể, nhất là những bộ phận có chứa nguyên tố nặng nhƣ xƣơng. Mặc khác nó không ảnh hƣởng bởi từ trƣờng, 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 bƣớc sóng ngắn, tầng số và năng lƣợng cao, còn tia hồng ngoại, sóng rađa và sóng vô tuyến có bƣớc sóng dài, tầng số và năng lƣợng thấp. Ánh sáng nhìn thấy đƣợc có bƣớc sóng từ 400nm tới 700nm tƣơng ứng với dãy ánh sáng sắp xếp xác nhau: màu tím, màu chàm, màu xanh dƣơng, màu xanh lá cây, màu vàng và màu đỏ. Bƣớc sóng của tia X khoảng từ 10 nm tới 1 pm, năng lƣợng khoảng 200 eV đến 1 MeV, trong khi bƣớc 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 chƣa hoàn chỉnh. Năm 1969 Rietveld đã phát triển phƣơng 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 phƣơng pháp Rietveld về bức xạ tia X. Trang 5