我国关键航空材料残余应力研究取得重要突破

镍基单晶高温合金是制造航空发动机涡轮叶片的关键材料。近日，中核集团中国原子能科学研究院核物理研究所中子散射团队依托中国先进研究堆工程科学应力谱仪，攻克单晶高温合金残余应力测量技术难题，建立了基于中子衍射的单晶三维残余应力精确测试方法，为关键航空材料的残余应力评估提供了行之有效的解决方案，更为中国先进研究堆工程科学应力谱仪在高端制造领域的深度应用奠定了坚实的方法论基础。

镍基单晶高温合金在高温热处理或服役过程中，叶片残余应力易诱发单晶再结晶、破坏单晶结构，严重削弱叶片的高温力学性能。受单晶各向异性影响，传统多晶中子衍射应力测量技术无法适用。如何将测得的晶面间距转化为完整的三维应力张量，成为长期制约单晶构件残余应力评估的国际性难题。

针对这一难题，原子能院核物理研究所中子散射团队建立多坐标系变换矩阵、构建应变—应力理论模型、求解出完整的残余应力张量。同时，团队运用中国先进研究堆工程科学应力谱仪，通过在样品上施加系列已知载荷，将实测应力与已知应力进行对比，验证了该方法的高精度与可信度。相关成果发表于国际材料科学领域知名学术期刊《Journal of Materials Research and Technology(材料研究与技术学报)》。