2020年，由中國原子能科學(xué)研究院和中南大學(xué)聯(lián)合承建的“材料與構(gòu)件深部應(yīng)力場及缺陷無損探測中子譜儀研制”項(xiàng)目迎來收官之年。該項(xiàng)目隸屬于國家自然基金委國家重大科研儀器設(shè)備研制專項(xiàng)，力求在中國先進(jìn)研究堆(CARR)中子科學(xué)平臺上打造世界先進(jìn)、功能全面的材料與部件無損測試譜儀，針對國家發(fā)展中面臨的工程材料及關(guān)鍵部件的深部應(yīng)力及缺陷檢測問題，充分發(fā)揮中國先進(jìn)研究堆的高通量優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)大部件深部應(yīng)力的高精度探測。
在項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鐘掘院士的帶領(lǐng)下，中南大學(xué)和中國原子能科學(xué)研究院中子散射研究室聯(lián)合項(xiàng)目攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，終于在十三五的決勝之年完成了譜儀所有部件的安裝，正當(dāng)迎來調(diào)試蓄勢待發(fā)之際，突如其來的疫情阻斷了前進(jìn)的腳步。逆水行舟，不進(jìn)則退，團(tuán)隊(duì)所用成員將阻力化成動力，在疫情之下克服設(shè)備、人員缺乏的困難，完成了譜儀屏蔽的合攏及中子導(dǎo)管的接駁，萬事具備只等疫情緩解的發(fā)令槍響。
2020年12月至今，譜儀終于迎來了帶束調(diào)試的最好時機(jī)，為了確保譜儀調(diào)試的時間，中國先進(jìn)研究堆專門為譜儀開辟了綠色通道，優(yōu)先保證資源使用，優(yōu)先保證中子束流時間。中子束流就是命令，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)成員將時間化作秒計算，日以繼夜，加班加點(diǎn)，24小時不間歇工作，把疫情耽誤的時間一分一秒地?fù)尰貋怼?/p>
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鐘掘院士及項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)
在取樣體積為0.3×0.3×0.3mm3條件下測試某發(fā)動機(jī)單晶葉片材料的衍射信號，僅1分鐘即獲得高強(qiáng)度、高信噪比衍射峰，表明譜儀具備高精度殘余應(yīng)力測試能力。
發(fā)動機(jī)單晶葉片材料中子應(yīng)力測試開展210mm厚度的航空7系鋁合金中子應(yīng)力測試，同樣獲得高質(zhì)量的衍射信息，表明譜儀同時具備測試分析大型工程構(gòu)件殘余應(yīng)力的能力。
航空7系鋁合金材料中子應(yīng)力測試
殘余應(yīng)力是材料及其構(gòu)件在制備和機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的平衡于材料或構(gòu)件內(nèi)部的一種不穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)。構(gòu)件中殘余應(yīng)力的大小和分布是一個重要的不確定性來源，它將嚴(yán)重影響構(gòu)件的加工變形、疲勞壽命以及應(yīng)力腐蝕等性能。由于中子不帶電具有深穿透性，在關(guān)鍵工程部件三維深度檢測方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于大塊材料的無損檢測，可實(shí)現(xiàn)高鐵車輪、飛機(jī)渦輪葉片等構(gòu)件殘余應(yīng)力的標(biāo)定分析。
中國先進(jìn)研究堆中子應(yīng)力工程譜儀建成后將服務(wù)于國家重大裝備的設(shè)計與研制，為新型材料和大型構(gòu)件全壽命周期內(nèi)的設(shè)計、工藝制造及安全評估提供技術(shù)保障。
依靠調(diào)試之前充分的準(zhǔn)備、依靠團(tuán)隊(duì)成員齊心協(xié)力的合作精神、依靠鐘掘院士親臨督戰(zhàn)的指揮、依靠原子能院新堆應(yīng)用中心的全力支持，在帶束調(diào)試的有限時間內(nèi)，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)先后完成了單色器、樣品臺、探測器及應(yīng)力加載環(huán)境的關(guān)鍵指標(biāo)的帶束調(diào)試，完成了通常情況下在半年甚至一年才能完成的調(diào)試任務(wù)，終能不負(fù)國家所托，不負(fù)用戶期盼，在十四五開局之年，向基金委提交一份滿意的答卷。
