北京科技大学 · 新金属材料全国重点实验室UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING
NuMat @ USTB

装置与测试能力

比较中子衍射、高能同步辐射、实验室XRD和应力释放方法,了解测量深度、取样分辨、样品条件及不确定度的评估方式,并查看送样资料、交付内容和机时申请入口。

从部件几何和待解决问题出发,确定可测位置、取样范围及验证方式,再选择装置与测量方法。

方法适用性与方案评估要点
方法主要用途深度与空间分辨样品与材料边界周期组成
中子衍射部件内部、晶粒族应变与体内应力由入射与衍射狭缝共同定义测量体积;需考虑粗晶统计评估入射与出射总路径、元素吸收、摆动范围与样品台承载机时申请、预实验、正式采集与分析
高能同步辐射透射衍射薄壁部件、精细位置扫描与快速原位实验横向光斑与沿光路的取样长度分别描述;光斑不等于深度分辨率按光子能量、透射路径、样品转动包络和探测器几何评估线站可行性审核与机时安排
实验室XRD sin²ψ晶态材料近表面方向应力有效取样深度取决于靶材、材料与倾角;光斑限定横向区域表面可达性、曲率、晶粒统计、织构及梯度影响按点数、方向与表面准备工作量协商
cosα法基于二维衍射环的近表面应力分析有效深度与环上方向取样有关;需完整评估可用环段衍射环质量、粗晶、织构及应力模型需预评估按样品与测点安排
轮廓法切割截面法向残余应力分布由形貌采样、平滑与弹性反算共同决定有效分辨破坏性;受切割条件、塑性释放与表面测量质量影响切割、形貌测量与反算分阶段安排
钻孔法近表面残余应力随深度变化由孔径、增量深度、应变测量与标定矩阵共同决定局部破坏;高应力、边界、薄壁和材料非均匀性需评估按孔位、深度增量及分析工作量协商

尺寸、重量、深度和不确定度如何确认?

咨询时请提供外形尺寸、质量、材料成分及测量位置剖面图。大型盘件能否整体测量,取决于样品台承载、运动空间、束流通路和目标位置的衰减;仅凭直径无法判断。毫米或微米级采样尺度须落实到具体线站、构型和测点。

不确定度预算应包含峰位统计、参考晶面间距d₀、弹性常数、定位和取样效应。方案中将分别列明目标深度、测量体积或路径、方向数量、点数与目标不确定度,并由预实验检验。

送样前请提供

材料与状态

牌号与成分、热处理和制造记录、晶粒尺寸、物相、表面状态及是否含涂层。

几何与测量目标

尺寸、质量、图纸或照片、测点坐标、目标深度、方向及所需空间分辨。

参考样与验证

可否取样、是否允许钻孔或切割、无应力参考样、已有结果与可用验证方法。

安全与交付

样品危险性、污染或放射性情况、保密要求、交付格式及期望时间。

交付内容

合作方案可包括测点坐标与取样定义、应变/应力结果、不确定度说明、适用假设、独立对照及分析报告。法规或标准符合性用途需在委托前确认承担单位资质、适用标准和报告要求。

适用边界

不把透射路径平均值解释为任意深度的局部应力,不把三方向应变直接等同于一般三维应力张量;单晶、极粗晶、多相重叠、强织构及剧烈梯度需专门设计。涉危样品先完成实验设施安全审核,再安排运输。

装置与机时申请

中国散裂中子源 CSNS

用户服务系统 ↗。先讨论适用谱仪和实验构型,再提交课题、完成评审及安全培训;具体征集窗口见系统通知。

高能同步辐射光源 HEPS

装置官方网站 ↗。关注用户课题征集;线站开放模式、申请批次与排期以用户通知为准。

研究堆平台 CARR

具体装置状态、谱仪条件与可用机时需先联系平台,课题组可协助讨论测量需求与技术方案。

提前量由征集周期、评审、排期与安全审批共同决定;请在项目计划阶段联系,避免把机时需求压到交付前。

方法参考:本组多尺度残余应力综述 ↗;ISIS工程衍射介绍 ↗