用它，残余应力“无所遁形”！
来自;菠萝方 金属加工 江苏激光联盟陈长军转载
编者按
近日，央视新闻报道了中国散裂中子源的运行情况，这个大型科学装置于2018年建成，目前已有四台投入正式运行。科研人员正在调试的这台谱仪设备，将应用于航空航天、高铁等大型高端部件的残余应力可靠性的检测。
中国散裂中子源是我国迄今为止单项投资规模最大的科学工程，它的建成使我国成为世界上第四个拥有散裂中子源的国家，那么散裂中子源究竟是什么？它为何建在东莞？对我国机械行业的意义是什么？让我们带着这三个问题一同探究竟吧。
Q：散裂中子源是什么？
人类肉眼最小可分辨0.1毫米的物质，如果我们想要探测一个工件深处的结构，就必须借助显微镜来观察，散裂中子源就是这样一个超级显微镜，名副其实的“微观之眼”。它能够散裂中子，利用中子衍射检测物质结构，不带电的中子可以轻松地穿过样品，去检测工件深处是否残余了应力。
为什么不带电这么重要呢？我们都知道X光和核磁共振扫描技术本质上也能检测物体内部机构，但是这种技术不能应用在磁性材料、复杂大分子的内部磁效效应的探测上。更重要的是，该技术是将氢核攻击高质量元素，诱导其衰变产生大量高速中子流，而非人工放射性物质，对研究人员来说也能保障他们的人身安全。
中国散裂中子源由直线加速器、环形同步加速器、靶站和谱仪四个部分组成。研究人员通过加速器多级加速获取高速的质子流，再将高速质子流打在靶体上获得大量中子。中子通过剂减速后，用于照射样品进行检测。中国散裂中子源的应用范围非常广泛，与我们生活息息相关：能源材料、锂电池、可燃冰、磁性材料……甚至癌症的研究，都少不了这个超级显微镜。
目前，中国散裂中子源准备建设二期工程，预计未来谱仪数量将增加到20台，打靶功率从100千瓦提升到500千瓦，这代表着同样实验精度下，数据的采集时间将是原来的五分之一。
Q：为什么选择建在东莞大朗镇？
广东省东莞市的大朗镇，可能鲜被外地人所知。大朗镇在广东省以盛产荔枝闻名，并且还是全国综合实力前100名的经济实力强镇。截至2014年，大朗镇仅装备制造业企业就高达1300家，主要生产数控织机、数控机床、数控车床、注塑辅助设备等。
近年来大朗镇吸引着来自世界的目光，却是因为另一个“国之重器”，也就是我们今天的主角——中国散裂中子源。
长期以来，珠三角地区的经济发达，但科学研究相比京沪仍有较大差距，考虑到优化我国科学装置布局，结合中科院的科研实力和珠三角经济优势，中国散裂中子源自2005年起就在广东选址。当时入围的有珠海、广州萝岗和东莞，最后定在东莞大朗镇，原因可归为两点：一方面，当时东莞市也拿出了最好的政策吸引项目落地；另一方面，因为当地的地质结构符合要求，靠近山体有很好的基岩，且水平面高，地下水的影响少。同时旁边就是高速公路，利于设备运输和对外交流。
Q：散裂中子源对机械行业有何意义？
“我们现在做的调试是给下一个用户实验做准备，他们做的是高端轴承，我们现在重要的是要推进这个国产高端轴承的突破。运用于航空发动机的国产高端轴承要想通过鉴定投入使用，就需要测量它的残余应力并提升加工工艺，这也是散裂中子源的重要任务之一。由于中子不带电，穿透性强，可研究高温、高压、极低温、强磁场等极端条件下的物质特性，在研究高端轴承等大型部件内部结构和应力方面具有独特优势。”中国科学院高能物理研究所东莞研究部中子科学部副主任张俊荣。
机械从业者都知道，残余应力是材料疲劳产生内部裂痕的元凶，它决定了材料的使用寿命和安全性。特别是高铁、飞机这类产品的残余应力关系到生命安全，它们轮轨、涡轮、机翼等部件都有应力。通过散裂中子源对残余应力的测量，可以进一步优化相关工艺。
虽然目前中国散裂中子源的客户主要是国内的科研院所和高校，但今后将会逐步推广至产业，企业用户提交试验申请后，评委会将依据可行性与先行先分配实验时间。并且根据国际惯例，供科研机构使用不收费，供企业使用收费也不高，可以说我国散裂中子源这一成果，将有助于未来一系列“卡脖子”技术的突破！