科技競爭贏在先機(jī)
中國散裂中子源就像“超級顯微鏡”
是研究物質(zhì)材料微觀結(jié)構(gòu)的理想探針
其中，由中國散裂中子源聯(lián)合東莞理工學(xué)院、
香港城市大學(xué)建設(shè)的多物理譜儀
自2021年下半年正式投入使用以來
已完成用戶實(shí)驗(yàn)50多個
近日，多物理譜儀建成以來的
首批用戶實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出一項(xiàng)高水平科研成果
科研論文發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊
近日，東莞理工科技創(chuàng)新研究院博士宋成浩在冶金材料領(lǐng)域的TOP期刊《Scripta Materialia》上發(fā)表題目為《A new hot-rolled lightweight steel with ultra-high strength and good ductility designed by dislocation character and transformation strain》的研究論文。
該論文設(shè)計(jì)了一種兼具超高強(qiáng)度與良好塑性的新型輕量化汽車用鋼，并進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究和機(jī)理分析。論文中的中子衍射實(shí)驗(yàn)依托多物理譜儀完成，是該譜儀建成以來的第一批用戶實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出的高水平科研成果之一。
據(jù)悉，多物理譜儀是一臺中子全散射譜儀，可用于不同有序度材料的結(jié)構(gòu)研究。該譜儀由東莞理工學(xué)院投資約8000萬元，與中國散裂中子源及香港城市大學(xué)共同研發(fā)建設(shè)，是國內(nèi)首臺中子全散射譜儀，也是中國散裂中子源第一臺合作譜儀。
論文第一作者為東莞理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院博士宋成浩，合作作者中國散裂中子源殷雯研究員、徐菊萍博士和陳懷燦博士為研究提供了有力的技術(shù)支持。機(jī)械工程學(xué)院王皓亮博士、孫振忠教授參與了研究工作。
▲5Si中錳鋼熱軋板力學(xué)性能及與其它中錳鋼熱軋板的對比
汽車輕量化是顯著提升新能源汽車?yán)m(xù)航里程的重要手段，其主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)汽車用鋼的高比強(qiáng)度、比剛度和良好的塑性、韌性，傳統(tǒng)的加Al中錳鋼雖然具有較強(qiáng)的輕量化能力，但是Al的加入會引起連鑄時堵塞水口、降低剛度、物相控制復(fù)雜等缺陷。
此項(xiàng)研究采用以Si代Al的思想，通過實(shí)驗(yàn)研究Si的加入對組織、位錯狀態(tài)及力學(xué)性能的影響。該研究突破了傳統(tǒng)加Si惡化鋼性能的觀點(diǎn)，為未來新型高強(qiáng)塑性鋼鐵材料的研發(fā)提供了從調(diào)控位錯狀態(tài)角度設(shè)計(jì)材料的新思路。
中國散裂中子源科研成果遍地開花
多物理譜儀其設(shè)計(jì)通量是同功率英國散裂中子源ISIS全散射譜儀GEM的4到5倍，分辨率與兆瓦級美國散裂中子源SNS全散射譜儀NOMAD相當(dāng)，分辨率達(dá)世界領(lǐng)先水平，已于2021年下半年正式投入使用。目前，申請利用這臺譜儀做實(shí)驗(yàn)的科研項(xiàng)目有300多項(xiàng)，香港城市大學(xué)專門為此申請了5項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。
▲中國散裂中子源譜儀大廳
目前，中國散裂中子源已建成4臺譜儀。中國科學(xué)院高能物理研究所東莞研究部中子科學(xué)部副主任張俊榮介紹說，中國散裂中子源從建設(shè)起，就與港澳科研機(jī)構(gòu)保持著良好的合作與互動。中國散裂中子源正在與澳門大學(xué)中藥質(zhì)量研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合作開展藥物控釋的研究；香港中文大學(xué)、香港科技大學(xué)、香港理工大學(xué)、澳門科技大學(xué)等單位的用戶也在這里開展多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究。
中國散裂中子源作為用戶平臺，帶來的成果已遍地開花。香港大學(xué)黃明欣團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了效能創(chuàng)世界紀(jì)錄的“超級鋼”。他們在中國散裂中子源上利用中子的穿透能力，精確測量獲得相體積分?jǐn)?shù)和位錯密度，首次從微觀層面揭示了這種“超強(qiáng)鋼”既有創(chuàng)紀(jì)錄的強(qiáng)度，又有非常好的韌性的新機(jī)制。該成果2020年發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
中國散裂中子源是世界上第4臺脈沖型散裂中子源。截至目前，它的注冊用戶超過了3400個，其中1/4來自粵港澳大灣區(qū)，包括港澳用戶58個。同時，中國散裂中子源完成六輪用戶實(shí)驗(yàn)共600項(xiàng)課題，為深海潛水器等大型工程部件殘余應(yīng)力和服役性能提供檢測手段，為高性能結(jié)構(gòu)材料的微觀探測提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，也是新能源鋰電與儲氫材料以及半導(dǎo)體芯片等材料檢測不可替代的研究平臺。