ICS 19.100 CCS J 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T40307—2021
无损检测 材料织构的中子检测方法
Non-destructive testingTest method for texture by neutron diffraction
2021-12-01实施
2021-05-21发布
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发布 GB/T 40307—2021
目 次
前言
范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义
N
原理仪器设备测量准备测量
5
6
T
8 数据处理与分析
检测报告参考文献
9
10 GB/T 40307—2021
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56)提出并归口。 本文件起草单位：中国工程物理研究院核物理与化学研究所、上海材料研究所、上海交通大学、北京
科技大学、中国石油大学（华东）。
本文件主要起草人：李建、钟圣怡、杨钊龙、孙光爱、彭述明、陈哲、陈波、王沿东、丁杰、李洪佳、王虹、 张昌盛、张建华、钱达志、龚建、蒋文春。
I GB/T 40307—2021
无损检测 材料织构的中子检测方法
1范围
本文件规定了在反应堆上采用中子衍射技术检测材料织构的方法。 本文件适用于多晶体材料的织构检测。
规范性引用文件
2
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修订单）适用于本文件。
GB/T12604.8 ：无损检测 术语中子检测 GB/T26140无损检测 测量残余应力的中子衍射方法
3术语和定义
GB/T12604.8和GB/T26140界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
织构 texture 多晶体样品中的晶粒沿不同方向排布差异的取向性特征，表现为样品的择优取向结构，注：中子检测方法可获取多个晶面的极图，得到准确的取向方向、获取织构强度的定量数据，
3.2
中子织构谱仪 neutron diffractometerfortexturemeasurement 测量材料织构的中子射线检测装置。
3.3
极图 polefigure 材料中各晶粒的选取晶面在样品坐标系的取向分布投影图。 注：样品坐标系指按照样品形貌建立的直角正交坐标系，是织构强度的基本表达形式。
3.4
反极图 inversepolefigure 材料中各晶粒的选取晶面在晶体坐标系中的取向分布投影图。 注：品体坐标系指按照品体品向建立的直角正交坐标系，是织构强度的基本表达形式。
3.5
极密度分布 poledensity 多晶体材料作极射赤道投影，球面上各点所代表的晶粒体积的加权密度分布。
3.6
取向分布函数 orientation distribution function 晶体要素三维空间分布的一种优化方位表达形式。
1 GB/T40307—2021
4原理
原子规则排列的多晶体样品在受到中子射线照射后.将在特定角度产生相于散射这一过程称为布
拉格衍射，过程由公式（1）给出：
入=2dsino
...(1)
式中： d 晶面间距，单位为纳米（nm）；
-1/2衍射角，单位为度（°）；中子波长，单位为纳米（nm）。
0 入织构将导致样品在三维空间下发生布拉格衍射峰，并引起强度变化，通过对三维空间下不同空间角
衍射峰进行采集并对衍射峰分析获得材料织构强度。
材料织构中子检测方法是一种用于宏观织构检测分析的主要方法，该方法基于布拉格衍射原理开展实验检测，通过极图或反极图的形式给出材料织构强度数据，给出样品内沿特定方向生长的晶粒数与样品全部晶粒数的占比。相对于常用的电子背散射衍射和X射线衍射等微区织构检测方法，采用中子开展样品织构检测具有获取宏观织构、统计性好等优势。材料织构中子检测方法的基本原理如图1 所示。
20
26
5T
标引序号说明： 1
欧拉环；
2 样品；
探测器；衍射谱；样品台；样品台自转角；
3 4 5 t 20 衍射角；
衍射峰强度。
I
图1材料织构中子检测方法的基本原理
5仪器设备
5.1中子源
中子源按分类包括反应堆中子源、散裂中子源。中子源宜提供能量范围在5meV～25meV的中子束用于开展材料织构检测。对中子源宜提供的中子束注量率要求：样品处宜在5X10°及以上。
2 GB/T 40307—2021
5.2 2中子织构谱仪 5.2.1概述
中子织构谱仪一般由单色器、监视器、样品台、欧拉环、准直器、探测器组成，结构如图2。其中，单色器、样品台、欧拉环、探测器是中子织构谱仪必须包含的部件，其余部件根据实际情况配置。检测中，入射中子由单色器单色化并反射到样品台，与固定于样品台上欧拉环中的样品发生相干散射作用，产生的衍射信号经准直器准直后由探测器接收和记录。
标引序号说明：
单色器； 2 监视器； 3 准直器；
1
样品台；欧拉环；探测器；
4 5 6 20- 衍射角；
样品台自转角；样品台垂直移动轴；
Z X 一样品台水平移动轴。
图2中子织构谱仪装置构成
5.2.2单色器
单色器是一种利用晶体对射线进行选取和反射的装置。单色器主要由单晶体、聚焦装置、调节台等部件组成。单色器选取的中子束能量范围宜在5meV～25meV,其对应的中子波长的范围为0.1nm~ 0.3nm。单色器宜具备垂直聚焦或水平垂直双聚焦能力以增加样品处中子注量率。常用于中子织构谱仪的单色器包括：硅单晶单色器、热解石墨单晶单色器、锗单晶单色器等。 5.2.3欧拉环
欧拉环用于实现样品装配和定位，以及提供样品三维空间坐标下的转动。欧拉环应实现样品自转方位角、欧拉环转动方位角X按设定步距转动并保证角精度。其中$角范围宜在0°～360°，X角范围宜在0°~360°，角精度优于0.1°。 5.2.4探测器
探测器是一种用于中子信号捕捉和记录的装置。探测器可探测中子能量范围宜在5meV～
3 ICS 19.100 CCS J 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T40307—2021
无损检测 材料织构的中子检测方法
Non-destructive testingTest method for texture by neutron diffraction
2021-12-01实施
2021-05-21发布
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发布 GB/T 40307—2021
目 次
前言
范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义
N
原理仪器设备测量准备测量
5
6
T
8 数据处理与分析
检测报告参考文献
9
10 GB/T 40307—2021
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56)提出并归口。 本文件起草单位：中国工程物理研究院核物理与化学研究所、上海材料研究所、上海交通大学、北京
科技大学、中国石油大学（华东）。
本文件主要起草人：李建、钟圣怡、杨钊龙、孙光爱、彭述明、陈哲、陈波、王沿东、丁杰、李洪佳、王虹、 张昌盛、张建华、钱达志、龚建、蒋文春。
I GB/T 40307—2021
无损检测 材料织构的中子检测方法
1范围
本文件规定了在反应堆上采用中子衍射技术检测材料织构的方法。 本文件适用于多晶体材料的织构检测。
规范性引用文件
2
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修订单）适用于本文件。
GB/T12604.8 ：无损检测 术语中子检测 GB/T26140无损检测 测量残余应力的中子衍射方法
3术语和定义
GB/T12604.8和GB/T26140界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
织构 texture 多晶体样品中的晶粒沿不同方向排布差异的取向性特征，表现为样品的择优取向结构，注：中子检测方法可获取多个晶面的极图，得到准确的取向方向、获取织构强度的定量数据，
3.2
中子织构谱仪 neutron diffractometerfortexturemeasurement 测量材料织构的中子射线检测装置。
3.3
极图 polefigure 材料中各晶粒的选取晶面在样品坐标系的取向分布投影图。 注：样品坐标系指按照样品形貌建立的直角正交坐标系，是织构强度的基本表达形式。
3.4
反极图 inversepolefigure 材料中各晶粒的选取晶面在晶体坐标系中的取向分布投影图。 注：品体坐标系指按照品体品向建立的直角正交坐标系，是织构强度的基本表达形式。
3.5
极密度分布 poledensity 多晶体材料作极射赤道投影，球面上各点所代表的晶粒体积的加权密度分布。
3.6
取向分布函数 orientation distribution function 晶体要素三维空间分布的一种优化方位表达形式。
1 GB/T40307—2021
4原理
原子规则排列的多晶体样品在受到中子射线照射后.将在特定角度产生相于散射这一过程称为布
拉格衍射，过程由公式（1）给出：
入=2dsino
...(1)
式中： d 晶面间距，单位为纳米（nm）；
-1/2衍射角，单位为度（°）；中子波长，单位为纳米（nm）。
0 入织构将导致样品在三维空间下发生布拉格衍射峰，并引起强度变化，通过对三维空间下不同空间角
衍射峰进行采集并对衍射峰分析获得材料织构强度。
材料织构中子检测方法是一种用于宏观织构检测分析的主要方法，该方法基于布拉格衍射原理开展实验检测，通过极图或反极图的形式给出材料织构强度数据，给出样品内沿特定方向生长的晶粒数与样品全部晶粒数的占比。相对于常用的电子背散射衍射和X射线衍射等微区织构检测方法，采用中子开展样品织构检测具有获取宏观织构、统计性好等优势。材料织构中子检测方法的基本原理如图1 所示。
20
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5T
标引序号说明： 1
欧拉环；
2 样品；
探测器；衍射谱；样品台；样品台自转角；
3 4 5 t 20 衍射角；
衍射峰强度。
I
图1材料织构中子检测方法的基本原理
5仪器设备
5.1中子源
中子源按分类包括反应堆中子源、散裂中子源。中子源宜提供能量范围在5meV～25meV的中子束用于开展材料织构检测。对中子源宜提供的中子束注量率要求：样品处宜在5X10°及以上。
2 GB/T 40307—2021
5.2 2中子织构谱仪 5.2.1概述
中子织构谱仪一般由单色器、监视器、样品台、欧拉环、准直器、探测器组成，结构如图2。其中，单色器、样品台、欧拉环、探测器是中子织构谱仪必须包含的部件，其余部件根据实际情况配置。检测中，入射中子由单色器单色化并反射到样品台，与固定于样品台上欧拉环中的样品发生相干散射作用，产生的衍射信号经准直器准直后由探测器接收和记录。
标引序号说明：
单色器； 2 监视器； 3 准直器；
1
样品台；欧拉环；探测器；
4 5 6 20- 衍射角；
样品台自转角；样品台垂直移动轴；
Z X 一样品台水平移动轴。
图2中子织构谱仪装置构成
5.2.2单色器
单色器是一种利用晶体对射线进行选取和反射的装置。单色器主要由单晶体、聚焦装置、调节台等部件组成。单色器选取的中子束能量范围宜在5meV～25meV,其对应的中子波长的范围为0.1nm~ 0.3nm。单色器宜具备垂直聚焦或水平垂直双聚焦能力以增加样品处中子注量率。常用于中子织构谱仪的单色器包括：硅单晶单色器、热解石墨单晶单色器、锗单晶单色器等。 5.2.3欧拉环
欧拉环用于实现样品装配和定位，以及提供样品三维空间坐标下的转动。欧拉环应实现样品自转方位角、欧拉环转动方位角X按设定步距转动并保证角精度。其中$角范围宜在0°～360°，X角范围宜在0°~360°，角精度优于0.1°。 5.2.4探测器
探测器是一种用于中子信号捕捉和记录的装置。探测器可探测中子能量范围宜在5meV～
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