应力无损分析仪

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2015年10月17日，由中国工程物理研究院材料研究所、四川艺精科技集团有限公司、中国兵器工业第五九研究所等单位承担的国家科技部重大科学仪器设备开发专项“短波长X射线体应力无损分析仪开发及应用”的研究成果，顺利通过了四川省科技厅、四川省经济和信息化委员会组织的科技成果及新产品鉴定。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 现场.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/insimg/0320ff88-b9a6-43a1-a3b3-8557088232ef.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai" strong “短波长X射线衍射分析技术暨短波长X射线体应力无损分析仪新产品鉴定会”现场 /strong /span /p p 　　按照鉴定会程序，鉴定委员会听取了研制工作报告、技术报告，观看了技术研发视频，审核了第三方机构检测报告，考察了仪器现场，并进行了充分讨论、质疑。最后，鉴定委员会一致认为“短波长X射线衍射分析技术及短波长X射线体应力无损分析仪新产品”属于国际首创的技术与仪器，获得了多项国际、国内专利授权，对我国重大装备制造业水平的提升具有推动作用。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img style=" WIDTH: 400px HEIGHT: 455px" title=" image002.jpg" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/insimg/8971472e-bb72-4eae-b3d8-d8216642d878.jpg" width=" 400" height=" 455" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong span style=" FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai" 短波长X射线体应力无损分析仪新产品 /span /strong /p p 　　材料及工件的应力分布特征是影响物理化学性能的重要因素，在国防军工、航空航天等各个领域，由于材料、工件内部应力导致失败的案例很多，给国家和人民造成重大损失。目前，虽然 a href=" http://www.instrument.com.cn/zc/77.html" target=" _self" title=" " strong X射线(衍射)应力仪 /strong /a 已经得到商业化普及，但其功能只可测定试样约10微米深度表层的应力，无法完成体应力的测定。中子衍射和同步辐射高能X射线应力装置能够开展材料体应力测试，但该类仪器都是以反应堆或同步辐射光源等大型装置为基础，这些装置设备庞大、造价昂贵，无法市场化推广。 /p p 　　针对此现状，中国工程物理研究院材料研究所在“国家科技部重大科学仪器设备开发专项”支持下，研制了实验室用短波长X射线体应力无损分析仪，体积相对较小、价格较低，既可测定体应力，又可市场化推广，在一定程度上填补了以上两类装置之间的空白。 /p p 　　“短波长X射线体应力无损分析仪”采用钨靶发出的波长短、穿透性强的特征X射线，测试材料的内部应力、物相、织构等 利用能量法，改善了入射X射线强度的衰减 采用透射式和反射式的光路设计，获取材料内部结构沿深度分布的信息。该仪器高精度的测角仪、欧拉环等部组件，以及自动控制和应力分析软件等皆是项目组自主研发。样品台最大可承重20Kg 测试铝材当量厚度大于40毫米，无应力铁粉测试误差小于正负20兆帕 空间分辨能力可调，最小空间分辨率为0.1× 0.2× 2mm sup 3 /sup (宽× 高× 厚)，对具有一定厚度的样品能够获得三维空间应力分布。 /p p 　　据介绍，项目组实施了边研制边应用、销售的策略，该仪器已在兵器工业、航空航天、交通运输领域及科研院所得到应用 初步实现仪器的销售，可对外提供材料工件体应力检测服务，目前已创造经济效益696万元。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 专家组.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/insimg/9f7dfd71-eb8a-403a-a7bb-26d116d3c3fe.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai" strong 项目负责人与鉴定委员会成员合影 /strong /span /p p 　　此次鉴定会的鉴定委员会成员包括：中科院物理研究所/中国物理学会X射线衍射联合委员会主任麦振洪研究员、清华大学材料学院院长张政军教授、中国工程物理研究院高级顾问/院士武胜研究员、全国无损检测协会副理事长/爱德森(厦门)电子有限公司总经理林俊明研究员、西南交通大学材料学院院长黄楠教授、中国核动力研究设计院二所书记兼副所长/核工业西南无损检测中心主任唐月明研究员、重庆大学材料学院/全国残余应力学术委员会副秘书长叶文海教授、中国东方电气集团有限公司核电设计所所长唐伟研究员、中航工业贵州黎阳航空发动机(集团)有限公司冶金处处长朱明研究员。麦振洪研究员、张政军教授分别为鉴定委员会正、副主任。 /p p 　　此次鉴定会还邀请了中国工程物理研究院科技委前副主任孙颖研究员等12位专家作为见证嘉宾。国家科技部、四川省科技厅、四川省经济和信息化委员会、绵阳市经济和信息化委员会、中国工程物理研究院、中国工程物理研究院材料研究所、四川艺精科技集团有限公司相关领导，该项目负责人中国工程物理研究院材料研究所副总工程师张鹏程研究员及其他项目骨干等出席了本次鉴定会。 /p p style=" TEXT-ALIGN: right" 撰稿：刘丰秋 /p p br/ /p

X射线残余应力分析方法和技术，因其具有理论成熟、数据可靠、无损检测等优势，在各种金属加工领域具有广泛的应用。在过去的几十年时间中，市面上的X射线残余应力分析仪主要采用的是基于零维（点）探测器和一维（线）探测器技术的设备。2012年日本Pulstec公司成功发布了基于新型圆形全二维（面）探测器技术的新一代X射线残余应力分析仪设备（μ-X360系列）。μ-X360系列的相关设备具有技术先进、测试精度高、体积迷你、重量轻、便携性等特点，不仅可以在实验室使用，还可以方便携带至非实验室条件下的各种现场或户外进行原位的残余应力测量，这使得X射线残余应力分析方法和技术在应用上实现了更进一步的突破！在工业应用中，参考标准作为指导实践的重要依据一直以来都备受关注。继日本材料学会（The Society of Material Science, Japan）于2020年2月15日发布JSMS-SD-14-20《通过cosα方法测量X射线应力的标准（铁素体钢）》标准后，日本无损检测协会（The Japanese Society of Non-Destructive Inspection, JSNDI）也于近期正式颁布了全球部将cosα方法应用于无损检测领域的标准《cosα法X射线应力测定通则》（标准号：NDIS 4404:2021），我们相信该标准的颁布对于我国今后相关的企业标准、地方标准及标准的制定都能起到积的参考作用，为相关行业的无损检测实践工作提供帮助和启发！新一代全二维面探X射线残余应力分析仪（制造商：日本Pulstec公司 型号：μ-X360s）无损检测是指在不影响被检测对象使用性能且不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，对试件内部及表面的结构、状态及缺陷的类型、数量、形状、性质、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。特种设备检测行业其检测对象多为在役状态的大型构件或设备，与实验室检测不同多使用无损检测的手段；与传统方法及设备相比，基于cosα方法的Pulstec μ-X360s残余应力分析仪的突出优势在于采用单次低功率短时X射线入射即可得到可靠的残余应力检测结果，且设备小巧、重量轻，特别适用于对于可移动性及便携性要求较高的现场无损检测。自2015年Quantum Design中国将该设备引进至国内，我们已在各地多家特种设备检测机构完成该设备的销售与安装，如：中国特种设备检测研究院、天津市特种设备监督检验技术研究院、广东省特种设备检测研究院及福建省特种设备检验研究院等，近期，我们又成功完成了浙江省特种设备科学研究院的设备安装并成功验收，Pulstec μ-X360s残余应力分析仪的便携性及易用性得到了客户的高度认可。目前，Pulstec已在全球近20个与地区安装了超过500台μ-X360系列残余应力分析仪，用户不仅遍布于诸多大学及研发实验室，也遍布于各大主要工业制造领域的企业中。通过与客户的密切合作，Pulstec陆续开发出各种解决方案以满足客户的需求。近日，Pulstec与德国Sentenso（Sentenso GmbH）公司合作，推出了工业机器人搭载残余应力分析仪的新解决方案，实现了X射线残余应力分析仪的自主运动、自主检测、自动绘制应力分布云图以及三维振荡等功能。该系统可采用Kuka公司（Kuka AG）或UR公司（Universal Robots）的工业机器人，通过专用夹具将Pulstec μ-X360s的探头部分搭载于工业机器人手臂上，得益于Pulstec的小质量探头，工业机器人的有效载荷仅需4kg即可满足测试需求。

p 　　武汉嘉仪通科技有限公司作为一家以薄膜物性检测为战略定位的高科技企业，一直专注于薄膜材料物理性能分析与检测仪器的自主研发，拥有一系列自主研发的热学相关分析仪器。其中，相变温度分析仪是嘉仪通热学分析仪器中非常有代表性的产品之一。 br/ & nbsp & nbsp 相变温度分析仪(PCA)是根据材料相变前后光学性质(反射光功率)有较大差异的特性，在程序控温下，使用一束恒定功率的激光照射样品表面，记录反射光功率变化，形成反射光功率与温度变化曲线，从而确定相变温度的一款仪器。可以实现对相变材料进行相变温度的实时测定、新型材料(相变材料、相变储能材料)的稳定性测试及性能优化以及进行新型相变机理(晶化温度的尺寸效应、材料的结晶动力学过程等)的研究等功能。 br/ strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 为什么选择研发相变温度分析仪? /span /strong br/ /p p 　　相变材料(PCM-Phase Change Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。相变材料实际上可作为能量存储器，这种特性在节能、温度控制等领域有着极大的意义。这种非常重要的材料，可广泛应用在航天、服装、制冷设备、军事、通讯、电力、建筑材料等方面。但是在这种材料的科研过程中，理想的相变材料非常难找到，只能选择具有合适相变温度和有较大相变潜力的相变材料，而无损测试材料的相变温度却又是很难办到的。 /p p 　　嘉仪通正是发现了无损检测材料相变温度的重要性，想要帮助科研人员解决相变温度测试难题，进一步助力相变材料的应用发展，因此我们加大投入力度，从理论研究到工程化测试，不断攻坚克难，采用更加先进的测试方法和更加精密的控制系统，最终历时近6年时间，终于成功研发出了这款可以无损检测材料相变温度的精密仪器。 /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/e832f85f-2f28-4ec9-8c44-f495fd028266.jpg" title=" 相变温度分析仪PCA-1200.png" alt=" 相变温度分析仪PCA-1200.png" width=" 400" height=" 275" border=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 275px " / /p p style=" text-align: center " strong 相变温度分析仪 PCA-1200 /strong /p p strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 嘉仪通相变温度分析仪具有哪些功能特性? /span /strong /p p style=" text-align: center " strong 全新技术设计 /strong /p p img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/f4dc9b2c-620c-4f33-9da4-2d0dcecca464.jpg" title=" 全新技术设计.png" alt=" 全新技术设计.png" width=" 350" height=" 330" border=" 0" vspace=" 0" style=" float: left width: 350px height: 330px " / br/ span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong br/ 无需基线，曲线趋势分析 /strong /span /p p br/ br/ span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 无需标样，绝对测算方法 /strong strong /strong /span /p p br/ br/ span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 无损检测，无需破坏膜层材料结构 /strong strong /strong /span /p p style=" text-align: center " br/ br/ strong 功能特色 /strong /p p · 采用高性能长寿命红外加热管进行加热，核心加热区采用抛物反射面设计，确保对样品进行有效全方位加热。 /p p · 采用PID调节与模糊控制相结合的温控系统，可实现系统的高速跟随控制，可实现最快50℃/s升温速度。 /p p · 以直线滚珠轴承作为组件支撑及运动导向关联件，确保送样的平稳可靠，行程限垫可有效确保导轨的行程范围。 /p p · 压迫式弹针接触端可确保温度传感器的有效接通，同时其弹力可确保设备处于锁紧状态时方可进行加热操作等事宜，避免误操作。 /p p · 组合隔温挡圈能有效形成前后隔离，确保温场均匀。 /p p style=" text-align: center " strong 应用范围 /strong /p p style=" text-align: center " TiN薄膜，GeTe薄膜，ZrO sub 2 /sub 薄膜，掺Ti的ZnSb薄膜，SiC薄膜，显示屏玻璃，形变记忆合金薄膜，NiAl复合薄膜，VO sub 2 /sub 薄膜，PZT铁电材料，MgO/Ni-Mn-Ga薄膜，GST相变存储薄膜，金属Co薄膜，Al sub 2 /sub O3薄膜，等 /p p style=" text-align: center " strong 测试案例 /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 红外材料 /strong /span strong br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/b7da2f45-1e2a-4575-ad21-52c91c75b63a.jpg" title=" 四川大学提供的红外材料样品VO2.jpg" alt=" 四川大学提供的红外材料样品VO2.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图1：VO2不同升温速率12℃/min、15℃/min /strong /p p style=" text-align: center " strong (四川大学提供样品) /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 复合材料 /strong /span strong br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/fa3ce443-ac01-434e-8bb7-f2fc8e00b90b.jpg" title=" 西南科技大学提供的复合材料样品铝镍合金复合薄膜.jpg" alt=" 西南科技大学提供的复合材料样品铝镍合金复合薄膜.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图2：铝镍合金复合薄膜 /strong /p p style=" text-align: center " strong (西南科技大学提供样品) /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 相变存储材料 /strong /span strong br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/f175574c-c528-4a7c-a745-aaf92126f24e.jpg" title=" 中科院微系统所提供的相变存储材料样品.jpg" alt=" 中科院微系统所提供的相变存储材料样品.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图3：相变存储材料图 /strong /p p style=" text-align: center " strong (中科院微系统所提供样品) /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 热电薄膜材料 /strong /span strong br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/a822a53d-5c63-41c6-a2ea-3237ee56ece0.jpg" title=" 深圳大学提供的热电薄膜材料样品掺Ti的ZnSb.jpg" alt=" 深圳大学提供的热电薄膜材料样品掺Ti的ZnSb.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图4：热电转换薄膜材料(掺Ti的ZnSb) /strong /p p style=" text-align: center " strong (深圳大学提供样品) /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 氧化锆薄膜 /strong /span strong br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/63e8d2e4-4c04-4112-aa76-10f92a542629.jpg" title=" 清华大学提供的氧化锆薄膜样品.png" alt=" 清华大学提供的氧化锆薄膜样品.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图5：ZrO2薄膜 /strong /p p style=" text-align: center " strong (清华大学提供样品) br/ /strong /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/e6c00cea-ef7b-4cca-a103-57181b6b0131.jpg" title=" 氧化锆薄膜与XRD对比图.jpg" alt=" 氧化锆薄膜与XRD对比图.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 氧化锆薄膜与XRD对比图 /strong br/ /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 高温陶瓷材料 /strong /span strong br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/ffba8968-5aa8-4340-927b-bad7ff25421f.jpg" title=" 海南大学提供的高温陶瓷材料样品TiN薄膜硅基底.jpg" alt=" 海南大学提供的高温陶瓷材料样品TiN薄膜硅基底.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图6：高温陶瓷材料(TiN薄膜硅基底) /strong /p p style=" text-align: center " strong (海南大学提供样品) /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 硬质合金薄膜材料 /strong /span strong br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/9b945867-70c2-4548-adcc-cb5a2dbc1488.jpg" title=" 武汉大学提供的硬质合金薄膜材料样品切削刀具.png" alt=" 武汉大学提供的硬质合金薄膜材料样品切削刀具.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图7：切削刀具相变监测曲线 /strong /p p style=" text-align: center " strong (武汉大学提供样品) /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong SiC薄膜 /strong /span strong br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/05df342d-1488-40b8-bf7c-8cf2f1dbd1d5.jpg" title=" 中国电子科技集团第五十五研究所提供的SiC薄膜样品.png" alt=" 中国电子科技集团第五十五研究所提供的SiC薄膜样品.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图8：SiC薄膜热膨胀系数监测曲线 /strong /p p style=" text-align: center " strong (中国电子科技集团第五十五研究所提供样品) /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 显示屏玻璃 /strong /span strong br/ img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/01d1e69a-88b7-4aae-9edc-c1864a7dce34.jpg" title=" 武汉天马提供的显示屏玻璃样品.png" alt=" 武汉天马提供的显示屏玻璃样品.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图9：显示屏玻璃热膨胀系数监测曲线 /strong /p p style=" text-align: center " strong (武汉天马提供样品) /strong /p p style=" text-align: right " strong （供稿：武汉嘉仪通） /strong /p