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材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪顺利完成带束调试

无损检测 中子谱仪 参与应力测试
发布:2021-02-05 11:33:13     来源:无损检测NDT

2020年,由中国原子能科学研究院和中南大学联合承建的“材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪研制”项目迎来收官之年。该项目隶属于国家自然基金委国家重大科研仪器设备研制专项,力求在中国先进研究堆(CARR)中子科学平台上打造世界先进、功能全面的材料与部件无损测试谱仪,针对国家发展中面临的工程材料及关键部件的深部应力及缺陷检测问题,充分发挥中国先进研究堆的高通量优势,实现大部件深部应力的高精度探测。

 
中子工程应力谱仪

在项目负责人钟掘院士的带领下,中南大学和中国原子能科学研究院中子散射研究室联合项目攻关团队,终于在十三五的决胜之年完成了谱仪所有部件的安装,正当迎来调试蓄势待发之际,突如其来的疫情阻断了前进的脚步。逆水行舟,不进则退,团队所用成员将阻力化成动力,在疫情之下克服设备、人员缺乏的困难,完成了谱仪屏蔽的合拢及中子导管的接驳,万事具备只等疫情缓解的发令枪响。

2020年12月至今,谱仪终于迎来了带束调试的最好时机,为了确保谱仪调试的时间,中国先进研究堆专门为谱仪开辟了绿色通道,优先保证资源使用,优先保证中子束流时间。中子束流就是命令,联合团队成员将时间化作秒计算,日以继夜,加班加点,24小时不间歇工作,把疫情耽误的时间一分一秒地抢回来。

 

项目负责人钟掘院士及项目团队

在取样体积为0.3×0.3×0.3mm3条件下测试某发动机单晶叶片材料的衍射信号,仅1分钟即获得高强度、高信噪比衍射峰,表明谱仪具备高精度残余应力测试能力。

 发动机单晶叶片材料中子应力测试

开展210mm厚度的航空7系铝合金中子应力测试,同样获得高质量的衍射信息,表明谱仪同时具备测试分析大型工程构件残余应力的能力。

航空7系铝合金材料中子应力测试

残余应力是材料及其构件在制备和机械加工过程中产生的平衡于材料或构件内部的一种不稳定的应力状态。构件中残余应力的大小和分布是一个重要的不确定性来源,它将严重影响构件的加工变形、疲劳寿命以及应力腐蚀等性能。由于中子不带电具有深穿透性,在关键工程部件三维深度检测方面具有独特优势,被广泛应用于大块材料的无损检测,可实现高铁车轮、飞机涡轮叶片等构件残余应力的标定分析。

中国先进研究堆中子应力工程谱仪建成后将服务于国家重大装备的设计与研制,为新型材料和大型构件全寿命周期内的设计、工艺制造及安全评估提供技术保障。

依靠调试之前充分的准备、依靠团队成员齐心协力的合作精神、依靠钟掘院士亲临督战的指挥、依靠原子能院新堆应用中心的全力支持,在带束调试的有限时间内,联合团队先后完成了单色器、样品台、探测器及应力加载环境的关键指标的带束调试,完成了通常情况下在半年甚至一年才能完成的调试任务,终能不负国家所托,不负用户期盼,在十四五开局之年,向基金委提交一份满意的答卷。

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