X射线法检测残余应力在工程中有广泛的应用，包括航空航天的航空发动机涡轮盘、叶片及起落架等、轨道交通中车轮及轮轨焊缝、核电压力容器等。针对不同的材料，在实际测试过程中应选用不同的靶材，并且一维面探与二维线探的测试结果会有微小的差异。接下来以合金钢、镍基合金、铝合金以及钛合金等四种金属为例，对比一维线探与二维面探残余应力测试法得到的不同结果。四种金属的力学和衍射特性如表2－4所示。

表2－4 四种被测试金属合金力学和衍射特性

钢材和铝合金在Cr靶下有较好的衍射峰，因此选用Cr靶作为其测试靶材。铝合金在Cr靶X光照射下分别在157．04°和139．53°的衍射角上有较强的衍射峰，其对应的衍射面分别为222面和311面。为了保证测试分析的统一性，对铝合金的测试统一采用311衍射面的衍射峰来分析其残余应力。镍基合金在Cr靶和Mn靶下都有较强的衍射峰，但是在Cr下衍射峰对应的衍射角较小，因此其测试精度不如Mn靶高。由于实验器材的约束，二维面探采用Cr靶来测试镍基合金的残余应力，一维线探则采用Mn靶来测试。钛合金在Cu靶和V靶下都有衍射峰，二维面探采用V靶来测试钛合金的残余应力，一维线探则采用Cu靶来测试。表2－5和表2－6分别列出了X射线衍射线探和面探的靶材以及测试条件。

表2－5 一维线探X衍射线探分析测试条件

表2－6 二维面探X衍射线探分析测试条件

二维面探在面上每隔0．72°放置一个测试探头，得到X衍射下材料完整的德拜环，如图2－28所示。图2－28（a）是钢材在Cr靶下的X射线衍射德拜环，从图中可以看出，该钢材在各个方向上都有较好的衍射峰且强度均匀，不随α角度的变化而变化。这说明了这种钢材具有均匀的应力取向，其晶粒的取向具有随机性，不存在明显的织构。(www.daowen.com)

图2－28（b）是铝合金在Cr靶下的X衍射德拜环，可以明显看到铝合金在Cr靶下具有两个衍射峰。靠近中心的一圈衍射峰集中在157°附近，是X射线在铝合金（222）面上衍射产生的。外圈的衍射峰集中在139°左右，是铝合金（311）面上产生的衍射峰，也是本节中用来计算残余应力使用的衍射峰。从图中可以看出，相比于图2－28（a）钢材产生的德拜环，铝合金的衍射峰强度随着α的变化而变化，这说明了这种铝合金材料具有织构结构，其晶粒的均匀性不如钢材好。从整体上来说，虽然存在织构结构，其织构并不是十分强烈，因铝合金在各个方向上都有明显的衍射峰，因此可以认为测试依然是有效的。

图2－28（c）和图2－28（d）分别是镍基合金和钛合金在二维面探下得到的德拜环。从图中可以看出，二者都只有一个衍射峰，而且衍射峰的强度随着α的变化而变化。虽然衍射峰强度随α的变化而变化，但是在各个方向上都有明显的衍射峰，因此其残余应力的测试依然是有效的。

图2－28 二维面探X衍射残余应力测试仪

测试得出一维线探和二维面探残余应力的数值对比如图2－29所示。

图2－29 二维面探X衍射残余应力测试仪

对比两种X衍射测试方法的结果，可以看到二者在测试钢材、铝合金以及镍基合金时的结果非常相近，但是在测试钛合金时，有20%左右的偏差，这是由于钛合金中既有α相又有β相，β相的存在会干扰测试的结果。总体来说，用二维衍射方法测试材料的残余应力的结果是可信的。