航空关键部件服役行为的中子/同步辐射高通量研究
王沿东，李时磊，张哲维，王友康，闫智然
北京材料基因工程高精尖创新中心，新金属材料国家重点实验室，北京科技大学，北京，100083，中国
摘要：先进航空发动机核心热端高温合金部件的制造工艺复杂，成品零件中残余应力很难完全消除。在服役过程中高温和复杂载荷作用下残余应力将导致承载能力下降、疲劳寿命降低和超预期的变形。亟待建立和发展高温合金部件在制备和服役过程中，多尺度组织与应力演化的原位无损先进表征技术。基于中子与同步辐射技术的高通量表征技术，为揭示高温合金部件和材料的多尺度组织和应力的演变提供了强有力手段。本研究利用中子衍射、同步辐射高能X射线衍射及同步辐射微束衍射等技术，研究了典型高温合金部件及材料中组织和应力跨尺度分布特征及在制备和服役过程中的遗传与演化规律，以及温度与载荷作用下多尺度应力主导的组织演化与损伤的微观机制。案例一：综合利用中子衍射、同步辐射X射线衍射和实验室X射线衍射技术，研究了新型粉末涡轮盘从表面到内部的多尺度应力分布，以及在锻造-固溶-时效等过程中的演变规律，为新型粉末涡轮盘的研发提供重要支撑。案例二：利用中子时间飞行技术原位研究了含有不同尺寸γ′析出相高温合金的服役损伤行为，揭示了高温合金中基体与γ′析出相的应力配分机制。案例三：利用微束衍射技术，研究了高温合金高温疲劳后的晶粒内部的微观结构特征，揭示了高温合金中与微观应变/取向分布与演化相关的微观损伤机制。
关键词：高通量表征；高温合金；中子衍射；同步辐射
王沿东，男，工学博士，北京科技大学新金属国家重点实验室教授、博士生导师，国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授、科技部重点领域创新团队“基于大科学装置的材料因工程研究创新团队”负责人。中子散射专业委员会委员、中国残余应力专业委员会委员、中国散裂中子源工程谱仪／成像谱仪国际评审委员、北方光源高能线站国际评审专家、上海光源二期工程谱仪建设专家组成员。王沿东教授作为国内应用中子与同步辐射大科学装置解决工程材料领域问题的开拓者之一，在该领域作了大量开创性成果，研究处于国际先进水平，极大地推动了中子衍射与同步辐射技术在航空工业中的应用。在包括国际权威杂志Science (1)、Nature (1)、Nature Materials (1)、PNAS (1)、Nature Communications (2)、Advanced Materials (3)、Physical Review Letters (1)、Acta Materialia (15)上发表SCI论文120余篇；在美国TMS年会等国际会议上组织中子与同步辐射应用专题研讨会或作特邀报告40余次。