利用中子衍射法和轮廓法测定GH4169圆盘残余应力

分别采用中子衍射法和轮廓法对服役态GH4169合金圆盘工件内部残余应力分布特征进行表征。两种测试技术的机理完全不同,测量结果互相对比验证后,确定出较高可信度的残余应力测量结果。首先利用飞行时间中子衍射技术准确表征了GH4169合金圆盘完全热处理后轴向、径向和周向的应力,其量级约为-300~300 MPa,以周向和径向残余应力为主,沿轮廓呈“外压内拉”特征分布;利用轮廓法测量沿直径截面周向残余应力的二维分布图,切割截面周向残余应力呈现明显的“外拉内压”式分布特征的残余应力,残余应力量级约为-300~250 MPa量级。合金盘厚度中心截面上,中子衍射法与轮廓法的测试结果从趋势和绝对数值上基本一致,测试结果可信度高。     

利用中子衍射法和轮廓法测定GH4169圆盘残余应力

分别采用中子衍射法和轮廓法对服役态GH4169合金圆盘工件内部残余应力分布特征进行表征。两种测试技术的机理完全不同，测量结果互相对比验证后，确定出较高可信度的残余应力测量结果。首先利用飞行时间中子衍射技术准确表征了GH4169合金圆盘完全热处理后轴向、径向和周向的应力，其量级约为-300~300 MPa，以周向和径向残余应力为主，沿轮廓呈“外压内拉”特征分布；利用轮廓法测量沿直径截面周向残余应力的二维分布图，切割截面周向残余应力呈现明显的“外拉内压”式分布特征的残余应力，残余应力量级约为-300~250 MPa量级。合金盘厚度中心截面上，中子衍射法与轮廓法的测试结果从趋势和绝对数值上基本一致，测试结果可信度高。     

中子衍射在核电工程材料中的应用

中子衍射为工程材料组织结构、微观缺陷、残余应力等材料特性的精确测量、分析与表征提供了独天得厚的科研保障,是工程材料制备工艺的优化、工程构件的安全维护、以及关键工程设备的长寿命设计、安全评价以及延寿论证工作的理想工具。概述了中子衍射测量的基本原理,回顾了中子衍射技术在核电结构焊接应力工程与延寿技术,焊接热处理工艺辅助优化等方面的应用,最后根据中子衍射工程谱仪的特点,展望了此技术在材料研究领域的未来前景。     

中子衍射残余应力无损测量与谱仪研发

简要介绍了中子衍射残余应力无损测量方法和位于中国先进研究堆旁的国内第一台致力于深度、三维、无损中子衍射残余应力测量谱仪的研发,即将为国内的广大用户提供材料科学和工程应用方面的研究和实验平台。     

中子衍射在残余应力分析中的应用

中子衍射应力测量原理基于布拉格方程,通过取样测量体积内样品晶格的晶面间距进行精确表征,获取材料微观晶格的形变信息,可以实现晶体材料深层内部弹性应变的直接无损测量.测量值通常与样品测量位置和外加温度或力学载荷相关,用于评估实际部件整体结构和变形参数.本研究介绍中子衍射的基本原理,辊压法调控搅拌摩擦焊的残余应力和变形、管道...     

Inconel 718合金锻造压气机盘件的残余应力及显微组织特征（英文）

残余应力对商用发动机Inconel 718材料构件的疲劳性能、可靠性与耐久性起着重要作用,但由于中国中子衍射测量设备与测量经验与标准的缺乏,压气机盘件的系统性残余应力研究鲜见报导。采用X射线与中子衍射分别测量Inconel 718锻造盘件的表面及内部残余应力,采用扫描电子显微镜与透射电子显微镜观察锻造显微组织特征。锻造盘件表面呈压残余应力,内部为拉残余应力,且相比于锻造产生的残余应力,盘件表面的残余应力受粗加工影响较大。位错密度随距盘件表面的距离减小而增高,残余应力会加速位错产生与动态再结晶。     

非破坏性测量焊接残余应力方法的应用现状

介绍了X射线衍射法、中子衍射法、磁声发射法和超声波法等四种非破坏性测量焊接残余应力的基本原理,综述了它们的发展概况及应用现状。通过比较分析各种测量方法的特点和适用范围,指出了选用适宜方法测定焊接残余应力的原则。     

GH4169疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

为了探究GH4169合金低周疲劳试样加工过程中表面残余应力的变化及残余应力对低周疲劳性能的影响,采用X射线衍射法对“车 磨 抛”不同加工工艺的试样表面残余应力进行表征及对成品试样进行残余应力层深度测试,通过中子衍射法对试样内部进行残余应力测试。采用电液伺服万能试验机进行了低周疲劳试验。结果表明：GH4169合金低周疲劳试样加工表面残余应力随着切削量的增加由表面残余压应力变为残余拉应力。根据残余应力层深度测试,机加工对试样表面造成残余应力层深度小于0.01 mm,内部残余拉应力减小;根据疲劳试验结果,GH4169合金疲劳寿命与表面轴向残余压应力呈正相关关系。     

Welding in the World（《世界焊接》）2012年第1/2期（56卷）要目

钛环激光焊残余应力的测量及模拟∥S.Kabra,D.W.Brown,C-F Chen,T.K Wong,et al.Welding in the World,2012,56（1/2）：2-8.摘要：应用无损中子衍射技术测量激光焊接的商用纯钛环的弹性残余应力,并确定该方法在测量激光焊接小工件性能时的分辨率。上述测量还验证了对焊缝附近残余应力进行模拟计算的结果。     

中子无损表征技术及其在失效分析中的应用

材料或部件在加工及服役过程中产生的残余应力、缺陷、织构和纳米析出相,成为影响服役性能及使用安全的重要因素。由于中子具有对特定材料深穿透性强、对较轻元素及同位素敏感的特性,使其成为无损表征的重要手段。通过列举中子散射及中子成像技术在材料及部件内部的残余应力、织构、纳米析出相和缺陷的典型应用示例,证明中子无损表征技术在材料失效分析中具有独特的优势,是改善加工工艺及延长服役寿命的重要支撑手段。     

机加工表面残余应力及其疲劳寿命评价的研究进展

随着航空、航天、核电、海洋装备、汽车制造行业的蓬勃发展,特别是国家空天深海战略的实施,高腐蚀、高交变载荷等复杂服役环境对零件的可靠性和使用寿命的要求日趋严格。机械加工表面完整性作为零件性能指标的评价标准,得到越来越多的重视。残余应力作为表面完整性的重要参数之一,与零件疲劳寿命和使用性能密切相关,因此有必要对机械加工过程中残余应力的生成机理进行研究。主要介绍了机械加工表面残余应力的定义及其对材料性能的影响,对中子衍射法和X射线衍射法检测残余应力的优缺点进行了比较,从实验方法、解析方法以及有限元方法 3个方面对机械加工过程中残余应力的生成机理进行了总结,分析了切削参数、刀具几何、材料性质对残余应力生成的影响,总结了残余应力与疲劳寿命之间的作用关系。最后,探讨了机械加工表面残余应力生成机理以及疲劳寿命评价研究过程中存在的问题。     

Determination of the profile of the complete residual stress tensor in a VPPA weld using the multi-axial contour method

The multi-axial contour method is a recent development of the contour method of stress measurement. It permits measurement of the 3D residual stress distribution in a body, based on the assumption that the residual stresses are due to an inelastic misfit strain (eigenstrain) that does not change when a sample containing residual stresses is sectioned. The eigenstrain is derived from measured displacements due to residual stress relaxation when the specimen is sectioned. By carrying out multiple cuts, the full residual stress tensor in a continuously processed body can be determined, where the specimen has an initial length-to-width aspect ratio of 2:1. In the present study, first a finite element simulation of the technique was carried out to verify the method numerically. The method was then used to determine the residual stresses in a VPPA-welded sample, and the results were validated by neutron diffraction measurements.     

热轧高强钢残余应力调控技术的研究现状及展望

残余应力是导致材料畸变、应力腐蚀以及疲劳性能降低的主要因素。其影响因素复杂,力学加工、温度变化和组织转变都能够直接改变材料内的应力分布并影响其服役性能,因此,残余应力一直以来都是材料研发、制备及应用领域极具挑战性的重要研究方向。受残余应力表征技术的制约,钢铁行业在该领域的研究相对滞后,使畸变、应力腐蚀等成为游离于钢铁产品质量管控体系之外的不可控因素。从残余应力三维表征技术出发,围绕残余应力问题最为突出的热轧板带生产流程,探讨了组织转变和力学冶金过程的塑性行为及其对残余应力的影响,展望了残余应力调控的工艺优化方向和技术发展趋势。     

轮廓法测量残余应力研究进展

轮廓法是一种基于截面解剖法的残余应力测量方法,可以获得目标平面法向的残余应力二维分布云图。经过20多年的发展与完善,轮廓法已经被广泛应用在航空航天、核电、高端装备制造等许多重要领域,尤其适用于焊接件、金属连接件和异型工件的残余应力测量。文中详细介绍了轮廓法测量的优势,分析了轮廓法测量的理论依据、测量步骤、误差修正、拓展应用、试验验证及研究热点,深入探究在一次切割轮廓法测量基础上发展起来的多次切割轮廓法、断裂轮廓法和X射线衍射法的叠加测量、近表面残余应力轮廓法测量等方法,这些方法克服了常规轮廓法测量断面应力、近表面应力方面的技术限制,可获得工程结构件的三维残余应力分布,针对不同的工程应用需求调整切割方法及测量方案以提供技术支持,拓展了轮廓法测量的应用范围。该文旨在为国内的同行提供参考,助力轮廓法在国内科学研究和工程应用方面的推广应用。 创新点： (1)对比常用的工程残余应力测量方法,明晰轮廓法测量的技术优势及其适用范围。(2)分析轮廓法测量过程中可能引入的试验误差,提出相对应的解决方法。(3)拓展轮廓法的应用范围以满足三维应力测量需求。     

Microstructure,texture and residual stress in a friction-stir-processed AZ31B magnesium alloy

Spatial variations of microstructure, hardness, chemical composition, tensile behavior, texture and residual stresses were investigated in a friction-stir-processed (FSP) AZ31B magnesium alloy. The residual stresses were measured using two different methods: neutron diffraction and the contour method. No significant variations in the hardness and chemical compositions were found in the FSP zones, including the severely deformed stir zone (SZ), which showed a finer grain size compared to the heat-affected zone and base material. On the other hand, significant changes in the tensile yield strength, texture, and residual stresses were observed in the FSP zones. The relationship between the texture variations and yield strength reduction; and its influence on the decrease in the residual stress near the SZ is discussed. Finally, the residual stresses measured by neutron diffraction and the contour method are compared and the effect of the texture on neutron diffraction residual stress measurements is discussed.     

Assessment of residual stress of welded structural steel plates with or without post weld rolling using the contour method and neutron diffraction

The post-welding rolling technique was used to modify the welding residual stress profile of butt joints of S355 structural steel. Two different residual stress measurement techniques were used: contour method and neutron diffraction. A good agreement between the results of both measurement techniques was found, illustrating the capability of the contour method to provide data otherwise available only using costly neutron and synchrotron radiation. The effect of post-weld roller tensioning on residual stress consisted in a substantial change in residual stress profile, with the large tensile stresses along the weld seam becoming compressive     

原位中子衍射材料表征技术的进展

中子衍射利用中子不带电、穿透力强、能直接鉴别核素、比X射线与电子束对轻元素灵敏、具有磁矩等特点,已成为一种独特的从原子和分子尺度上表征物质的结构和微观运动的高新技术,本文着重介绍了原位中子衍射技术作为材料四维表征技术在金属材料的残余应力、变形机制、固态相变、纳米偏聚团等方面的研究进展。     

Combining neutron diffraction and imaging for residual strain measurements in a single crystal turbine blade

Neutron diffraction is a technique often used for the non-destructive characterization of residual stresses in engineering materials and components. Measuring stresses within partially hollow objects with complex internal geometry however is challenging due to the difficulties of accurately placing the measurement gage volume in relation to the internal structures. In this study this difficulty is overcome combining surface metrology and neutron tomography to guide the neutron diffraction measurements. Using this technique the triaxial residual strain variations across the airfoil in a single crystal nickel-based superalloy turbine blade have been measured.