В Китае достигнут важный прорыв в исследовании остаточных напряжений в ключевых авиационных материалах

Никелевый монокристаллический жаропрочный суперсплав является ключевым материалом для изготовления турбинных лопаток авиационных двигателей. Недавно группа по нейтронному рассеянию Института ядерной физики Китайского института атомной энергии (CIAE) при CNNC, используя инженерный стресс-спектрометр Китайского передового исследовательского реактора, преодолела технические трудности измерения остаточных напряжений в монокристаллических жаропрочных суперсплавах и создала точный метод трёхмерного измерения остаточных напряжений в монокристаллах на основе нейтронной дифракции, что обеспечило эффективное решение для оценки остаточных напряжений в ключевых авиационных материалах и заложило прочную методологическую основу для глубокого применения инженерного стресс-спектрометра Китайского передового исследовательского реактора в сфере высокотехнологичного производства.

В процессе высокотемпературной термообработки или эксплуатации никелевого монокристаллического жаропрочного суперсплава остаточные напряжения в лопатках легко вызывают рекристаллизацию монокристалла, разрушают монокристаллическую структуру и значительно ослабляют высокотемпературные механические свойства лопаток. Из-за анизотропии монокристалла традиционная технология измерения остаточных напряжений методом нейтронной дифракции для поликристаллов неприменима. Как преобразовать измеренные межплоскостные расстояния в полный трёхмерный тензор напряжений стало международной проблемой, долгое время сдерживающей оценку остаточных напряжений в монокристаллических компонентах.

Для решения этой проблемы группа по нейтронному рассеянию Института ядерной физики CIAE создала матрицу преобразования многосистемных координат, построила теоретическую модель деформация—напряжение и определила полный тензор остаточных напряжений. Параллельно группа, используя инженерный стресс-спектрометр Китайского передового исследовательского реактора, приложила серию известных нагрузок к образцу и сравнила измеренные напряжения с известными, подтвердив высокую точность и достоверность данного метода. Соответствующие результаты были опубликованы в известном международном научном журнале в области материаловедения «Journal of Materials Research and Technology».