针对铁样品的中子衍射应力分析谱仪模拟实验

利用丹麦RISΦ国家实验室和法国ILL研究所共同开发的蒙特卡罗程序McStas模拟计算了在完美硅单晶双聚焦单色器不同起飞角（10°～120°）下α-Fe样品（110）面的衍射峰强度和半高宽，由此计算了品质因子的值。模拟了固定起飞角为50°时α-Fe样品多个衍射面的衍射峰强度和半高宽。最后考察了圆柱形样品的半径对强度和半高宽的影响。模拟结果可为中子衍射应力分析谱仪的设置和运行提供必要的参考数据。

高温环境下Ni47Ti44Nb9形状记忆合金拉伸行为研究

在25～450℃内,沿轧向及横向研究了Ni47Ti44Nb9形状记忆合金的高温拉伸力学性能。结果表明:在室温下,沿轧向拉伸时出现了明显的应力平台,而沿横向拉伸则无此现象,这是由于不同的解孪晶机制造成的。当温度升高至100、300℃时,屈服强度增加,而断裂时的最大应变减小,在此温度下Ni47Ti44Nb9合金变得更加硬而脆。随温度进一步升高到450℃,Ni47Ti44Nb9合金的抗拉强度迅速减小,断裂时的最大应变再次增加,这表明此时合金变软,粘性增强。

使用山嵛酸银标定中子小角散射谱仪的关键参数

为了快速标定中子小角散射谱仪的关键参数:速度选择器的选择波长和波长分辨率以及谱仪布局下的Q分辨率,采用实验方法对山嵛酸银粉末的中子小角散射实验数据进行了拟合。首先,确定谱仪布局,包括准直光阑孔径大小、准直长度、样品到探测器之间的距离;其次,在中子小角散射谱仪的机械速度选择器设置在3 000、4 000、5 000和6 000r.min-1 4种不同转速下,测定山嵛酸银粉末的中子小角散射谱;最后,对实验数据进行反演分析。通过分析,计算出该机械速度选择器常数为2 329.2r.m-1.nm,从而得到了4种不同转速所对应的选择波长分别为0.776、0.582、0.466、0.388nm;通过对实验数据的拟合还得到了该速度选择器的波长分辨率(23.75%),以及在此谱仪布局下的Q分辨率曲线。结果表明,使用山嵛酸银粉末的中子小角散射能够较好地标定谱仪的关键参数,从而支持对中子小角散射数据的正确分析和反演。

热中子三轴谱仪的性能模拟及其参数优化

热中子三轴谱仪(TTAS)是利用非弹性散射测量材料激发态信息的重要实验手段。论文基于Mc Stas中子装置模拟程序对中物院拟建的热中子三轴谱仪的各项参数进行了系统的模拟和优化。研究表明,双聚焦单色器采用15行×11列的阵列、总面积为260 mm(宽)×200 mm(高)时可最大限度地提高中子束流强度,单晶片采用34'的镶嵌度可提高反射中子强度,速度选择器螺旋角最佳值为10.7°。该项模拟研究为热中子三轴谱仪的设计和建设提供了良好的基础和优化的方案。

原位中子衍射研究两相NiTi合金的微力学相互作用和相变机理

NiTi合金的形状记忆效应与其微观结构特征密切相关,中子衍射技术可以在力学加载过程中原位观察块体NiTi合金的相变、晶间应变以及孪晶再取向等演化特征.结合两相NiTi合金宏观应力-应变曲线呈现的四种阶段性变形特征,利用原位中子衍射技术对其变形过程中的微观结构演化进行了分析.奥氏体初始体积份额约22%,在低应变硬化阶段,晶面(110)B2和(002)B19′的应变分别突然减小和增大表明出现了应力诱发马氏体相变,奥氏体体积份额迅速减小,产生了011Ⅱ型孪晶;同时初始马氏体也开始发生再取向,随着应变量的增加,开始出现新的{20ī}型马氏体孪晶,这种孪晶引起的应变卸载时不能回复.在高应变硬化阶段孪晶变形起主导作用,衍射峰半高宽变化较小;而在应变硬化饱和阶段则以滑移机制为主,大量位错的产生使衍射峰半高宽显著增加.

冲击诱发NiTi形状记忆合金相变行为研究

NiTi形状记忆合金的高应变动态响应特性在军事、航空等领域具有重要应用.为研究NiTi合金在动态力学诱导下的相变行为,在不同温区不同冲击速率下,通过轻气炮装置对NiTi合金进行了动态加载实验.利用差示扫描量热仪(DSC),综合物性测量系统分析了冲击波残余效应对NiTi合金相变行为的影响.研究发现:受冲击的样品在第一次DSC热循环中观察到了三个马氏体吸热峰,表现为三步逆马氏体相变,而在第二次热循环中其中两个应力诱发马氏体吸热峰因变形恢复消失.形成两个应力诱发马氏体吸热峰的原因可能是晶粒内部与晶界处的相变过程不同步.受冲击后样品DSC放热峰上出现了一小肩峰,表明可能因中间相(R相)的出现而发生了两步相变,结合电阻测量曲线进一步确认R相的存在,且发现奥氏体相向R相转变以及R相向马氏体相转变这两种相变过程在某一温度范围内可同时进行.同时,文中也具体讨论了不同的冲击加载条件对相变过程的影响.

中子散射：理解工程材料的必要工具

在工程材料领域,建立材料内部微结构与宏观性能之间的关系是极具挑战的课题。中子是目前唯一真正意义上的体探针,它能无损地获取材料内部微结构与三维内应力分布。中子衍射应力分析与小角散射技术在工程领域极具应用价值,文章简述了这两种技术的现状、应用与发展趋势。未来将全面建成的中子散射科学装置必将为中国多学科领域用户提供创新平台,并为国家的重要工程领域持续发挥基础作用。

鄂西地区深层页岩气储层岩相孔隙结构特征差异及其控制因素--以YT1和YT3井五峰—龙马溪组页岩为例

岩相页岩孔隙结构是影响页岩气储集及运移能力的重要因素。以鄂西地区五峰—龙马溪组深层页岩为例,采用小角中子散射、高压压汞和场发射扫描电镜等实验方法,对比不同岩相页岩孔隙结构特征,明确不同岩相页岩孔隙结构特征差异及其控制因素。结果表明:鄂西地区五峰—龙马溪组页岩划分为高有机质硅质页岩岩相、中有机质硅质页岩岩相和低有机质黏土/混合质页岩岩相,不同岩相总孔隙度为1.76%~4.27%;高有机质硅质页岩和中有机质硅质页岩储集空间以有机孔为主,低有机质黏土/混合质页岩储集空间以无机孔为主,微裂缝发育程度为高有机质硅质页岩>中有机质硅质页岩>低有机质黏土/混合质页岩;有机质丰度和矿物组分是不同岩相页岩孔隙结构差异主控因素,随总有机碳质量分数和硅质矿物质量分数降低,有机孔密度和孔径显著下降,孔隙结构非均质性减弱,微裂缝发育程度逐渐降低。高有机质硅质页岩相具有较强生烃潜力,微裂缝发育程度较高,为研究区段最优页岩相。总有机碳质量分数和矿物组分是五峰—龙马溪组深层页岩气储层不同岩相孔隙结构特征差异关键因素,高有机质硅质页岩相为研究区段最优页岩相。该结果为鄂西地区下寒武统五峰—龙马溪组深层页岩气储层评价和有利区预测提供支持。

过盈配合7050铝合金套筒三维应力分布的中子衍射分析

中子衍射技术用于材料和工程部件内部的应力分析正在国内外引起广泛关注.为了推动该技术的发展和应用,本文利用中子衍射技术对过盈配合7050铝合金套筒的(200)和(311)晶面进行了测量,得到了套筒不同位置的环向、径向和轴向三维应变和应力分布,并将实验结果与理论计算和国际标样数据进行了比较,数据可以较好地符合,能够清晰反映铝合金套筒界面处的应力和应变梯度变化.针对常波长中子衍射测量试样外表面区域应力(变)偏差较大的技术问题,利用蒙特卡罗方法进行了模拟实验,提出了径向准直方法以提高测量精度.通过细致分析两种晶面的中子衍射实测与解析计算结果,我们发现晶间应变分配会引起应力测量的系统偏差,通过准确地预估晶间应变分配可进一步提高应力测量精度.若样品中存在微观应力和织构,也会影响测量结果的准确性,特别是在具有显著应力梯度的区域,必须尽量减小试样中的衍射体积才能取得有效数据.

冷中子三轴谱仪屏蔽体的蒙特卡罗模拟

冷中子三轴谱仪(CTAS)的屏蔽体对于保障工作人员安全、降低散射大厅本底及提高信噪比具有重要的意义。采用蒙特卡罗程序MCNP5对谱仪各部分屏蔽体进行了计算,并结合Mcstas程序确定了CTAS入口处的中子源,大大提高了计算效率。经过模拟计算和优化表明:单色器后端使用厚350mm、密度4.6 g/cm3的重混凝土,衔接屏蔽体使用厚300 mm、密度3.6 g/cm3的重混凝土,生物屏蔽采用厚150 mm、密度3.6 g/cm3的重混凝土可保证屏蔽体外表面的剂量率满足散射大厅的剂量要求。