Une avancée majeure dans la recherche sur les contraintes résiduelles des matériaux aéronautiques clés en Chine

Le superalliage monocristallin à base de nickel est un matériau clé pour la fabrication des aubes de turbine des moteurs d'avion. Récemment, l'équipe de diffusion neutronique de l'Institut de physique nucléaire de l'Institut chinois de l'énergie atomique (CIAE) du groupe CNNC, s'appuyant sur le spectromètre de contraintes pour sciences de l'ingénieur du réacteur avancé de recherche chinois (CARR), a surmonté les difficultés techniques de mesure des contraintes résiduelles dans les superalliages monocristallins, établi une méthode précise de mesure tridimensionnelle des contraintes résiduelles par diffraction neutronique, fourni une solution efficace pour l'évaluation des contraintes résiduelles des matériaux aéronautiques clés, et posé une base méthodologique solide pour l'application approfondie du spectromètre de contraintes pour sciences de l'ingénieur du CARR dans le secteur de la fabrication haut de gamme.

Lors d'un traitement thermique à haute température ou en service, les contraintes résiduelles dans les aubes du superalliage monocristallin à base de nickel peuvent facilement induire une recristallisation du monocristal, détruire la structure monocristalline et affaiblir sérieusement les propriétés mécaniques à haute température des aubes. En raison de l'anisotropie du monocristal, les techniques traditionnelles de mesure des contraintes par diffraction neutronique pour les matériaux polycristallins ne sont pas applicables. Comment convertir les distances interréticulaires mesurées en un tenseur de contraintes tridimensionnel complet est devenu un problème international qui limite depuis longtemps l'évaluation des contraintes résiduelles des composants monocristallins.

Pour résoudre ce problème, l'équipe de diffusion neutronique de l'Institut de physique nucléaire du CIAE a établi des matrices de transformation multi-systèmes de coordonnées, construit un modèle théorique déformation—contrainte et résolu le tenseur complet des contraintes résiduelles. Parallèlement, l'équipe a utilisé le spectromètre de contraintes pour sciences de l'ingénieur du CARR en appliquant une série de charges connues sur les échantillons, comparant les contraintes mesurées aux contraintes connues, validant ainsi la haute précision et la fiabilité de cette méthode. Les résultats ont été publiés dans la revue académique de renom international dans le domaine de la science des matériaux, le Journal of Materials Research and Technology.