航天航空领域的特殊性，要求整个行业开发出更加坚固、质量更轻的航空材料，同时延长部件的使用寿命，以降低相关的经济成本。但是，新技术和新材料的运用必须得到实践的认可，在使用之前需要得到准确的验证。

在航空部件生产及交付使用过程中，残余应力作为一个重要标准，越来越受到重视。事实已经证明，对残余应力进行标准化检测，可以为航空航天界使用的材料设计和加工提供有力的指导。

残余应力在航空领域的影响不容小觑

残余应力是一种消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力，它可能存在于工件制造加工中的每个环节。

航空制造业尤其要特别重视残余应力，这是因为其在材料、结构和工艺等方面具有鲜明的行业特征。

材料方面，除各种钢、铝合金等传统材料仍占有一定比列外，钛合金、高温合金等高性能、难加工材料所占比例逐渐增大;

结构方面，由于高性能、轻量化和高可靠性的设计要求，采用整体结构和复杂型面结构的零件比例大大增加，因此零件几何尺寸大、型面复杂、工艺特征多、壁厚小;

同时，金属材料毛坯仍由铸造、锻造、预拉伸、轧制等多种工艺制成，毛坯的初始残余应力大，切削加工过程中呈现出加工精度要求高、切削加工过程材料去除量大、加工变形控制难度大等特点;

此外，油箱与液压系统的应力腐蚀问题，结构件的疲劳寿命问题等直接影响着飞行器的使用安全。

因此，残余应力已经成为影响加工质量、变形控制、加工效率与飞行器安全的重要因素。

残余应力检测在航空领域的重要性

一般来说，残余应力是有害的，比如使得加工构件开裂、翘曲变形或者器件尺寸上发生变化，因此残余应力是影响许多零部件使用寿命的关键因素之一，特别是那些经常经受疲劳或在应力腐蚀开裂环境中使用的部件。

但事物都具有两面性，残余应力同样不该被一票否决，它的存在也有一定好处。

研究表明，在工件中引入适当大小的残余压应力可以延长其疲劳寿命。如抛丸处理以及适当的磨抛处理可以使工件表面形成压应力层，这层压应力可以抑制裂纹的萌生与扩展，从而提高工件寿命。

因此，准确测定残余应力的大小与分布，在航空领域有着重要的应用前景。

目前，残余应力的检测一般分为有损检测和无损检测。对于一些大体积、低成本的部件，或许可以牺牲一部分来进行有损检测，比如盲孔法，以得到检验结果。但是对于航空航天工业中使用的小体积、高成本的部件，这并不是一种可行之道。

目前，无损检测技术广泛地应用航空航天工业。无损检测方法在检测部件时不会破坏材料，可节约制造成本，结合检验数值，帮助航空公司发现工艺流程中的问题，优化工艺，是检测飞机金属疲劳和材料应力问题的重要工具。

残余应力无损检测技术概述

残余应力的无损检测技术分为压痕应变法、X射线衍射法、超声法、磁性法、同步辐射法与中子衍射法等。

压痕应变法

压痕应变法是一种利用球形压痕诱导产生的应变增量测定残余应力的方法。有无损、操作简单、适用范围广、精度高等优点。

超声法

超声检测法是利用材料的声弹效应(即施加在材料上的内应力变化引起超声波传播速度的变化，其大小取决于超声波的波型、传播方向、材料组织和应力状况等)，通过准确测定超声波在构件内传播速度的变化得出应力分布 。

由于超声波的方向性好、穿透能力强、可以沿试样表面传播，因此可以检测试样表面以及大体积范围的内部残余应力，环形件残余应力测定也十分适用，故而，在焊缝、齿轮、螺栓、钢轨等方面有着重要的实际应用。具有便携、方便与现场在线测试的优点。

磁测法

金属磁测法是一种新型的无损检测方法，基于自发磁化漏磁场，在不考虑结构变化的情况下获得应力状态，确定金属结构的缺陷和异质性，并可以识别弹性变形，确定金属滑动的平面以及疲劳裂纹发展的面积，实现构件或设备的早期诊断。

金属磁测法虽然应用时间较短，但已经有比较成熟的检测设备，通过磁场测量评估应力集中区，可早期预测损伤部位，但是目前还不能够实现定量化检测。

同步辐射法、中子衍射法

中子衍射法测定残余应力的原理与X射线法的一致，不同的是，中子的穿透能力更强，对于大多数工程材料而言可以达到厘米级别，因此中子衍射法可以测得试样内部更深处的应力分布。但是中子源的建造以及运行费用昂贵，无法进行现场实时测定，因此中子衍射法目前主要应用于工程和基础科学研究。

X射线衍射法

X射线衍射法是一种无损性的测试方法，基本原理是以测量衍射线位移作为原始数据，所测得的结果实际上是残余应变，而残余应力是通过胡克定律由残余应变计算得到的。

X射线法具有原理成熟(通过测量晶格间距变化求出应力大小)、方法完善、可重复测量、测试精度高、无损等优点，且可以现场操作并绘制应力云图，为目前先进、无损、可靠，切实可行的残余应力测定方法。

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