在航空航天领域，发动机涡轮叶片作为高温高压环境下的关键零部件，其材料性能和结构稳定性直接影响到发动机的整体效能和飞行安全。涡轮叶片在制造过程中，如锻造、热处理、机械加工等工序，会不可避免地产生残余应力，若未得到有效控制，将对叶片的疲劳寿命和热疲劳性能造成负面影响。本文通过一个具体的案例，详细介绍了X射线衍射技术在航空发动机涡轮叶片残余应力检测中的应用，以及基于检测结果的工艺改进措施。
某型航空发动机涡轮叶片，采用镍基高温合金材料，设计工作温度超过1000℃。在长期服役过程中，技术人员发现部分叶片在高温端出现微裂纹，初步分析怀疑是由于叶片制造过程中产生的残余应力未能得到有效控制所致。为查明原因并采取相应措施，决定采用X射线衍射技术对涡轮叶片进行残余应力检测。
检测点选择：基于叶片的受力分析和热应力分布，选择了叶尖、叶根和叶身三个关键位置作为检测点，每个位置沿叶片周向和径向选取多个采样点，共计150个检测点。
数据采集：在每个检测点，使用X射线衍射仪对叶片表面进行了多角度扫描，共采集了750组衍射图谱。
数据分析：通过对衍射峰位移的精确测量，结合叶片材料的弹性模量和泊松比，计算出了每个检测点的残余应力值。结果显示，叶尖处存在显著的残余拉应力，而叶根和叶身则主要表现为残余压应力。
基于X射线衍射技术的检测结果，可以得出以下结论：
1. 叶尖处的残余拉应力：由于热处理和机械加工的综合作用，叶尖处产生了显著的残余拉应力，是导致微裂纹形成的主要原因。
2. 叶根和叶身的残余压应力：合理的热处理工艺在叶根和叶身形成了有益的残余压应力，有助于提高叶片的抗热疲劳性能。
针对叶尖处的残余拉应力问题，叶片制造商制定了以下工艺优化策略：
热处理工艺调整：引入等温淬火和多次回火工艺，有效降低叶尖处的残余拉应力，提高叶片的抗裂纹扩展能力。
机械加工参数优化：采用低温切削和精密研磨技术，减少加工热效应对叶尖处的影响，避免产生额外的残余拉应力。
