科技競爭贏在先機
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)合東莞理工學院、
香港城市大學建設(shè)的多物理譜儀
自2021年下半年正式投入使用以來
已完成用戶實驗50多個
近日，多物理譜儀建成以來的
首批用戶實驗產(chǎn)出一項高水平科研成果
科研論文發(fā)表于國際頂級學術(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)計了一種兼具超高強度與良好塑性的新型輕量化汽車用鋼，并進行了大量實驗研究和機理分析。論文中的中子衍射實驗依托多物理譜儀完成，是該譜儀建成以來的第一批用戶實驗產(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院投資約8000萬元，與中國散裂中子源及香港城市大學共同研發(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院機械工程學院博士宋成浩，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。機械工程學院王皓亮博士、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續(xù)航里程的重要手段，其主要目標是實現(xiàn)汽車用鋼的高比強度、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、物相控制復雜等缺陷。
此項研究采用以Si代Al的思想，通過實驗研究Si的加入對組織、位錯狀態(tài)及力學性能的影響。該研究突破了傳統(tǒng)加Si惡化鋼性能的觀點，為未來新型高強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，分辨率達世界領(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驗的科研項目有300多項，香港城市大學專門為此申請了5項實驗。
▲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。中國科學院高能物理研究所東莞研究部中子科學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中藥質(zhì)量研究國家重點實驗室，合作開展藥物控釋的研究；香港中文大學、香港科技大學、香港理工大學、澳門科技大學等單位的用戶也在這里開展多項實驗研究。
中國散裂中子源作為用戶平臺，帶來的成果已遍地開花。香港大學黃明欣團隊發(fā)現(xiàn)了效能創(chuàng)世界紀錄的“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數(shù)和位錯密度，首次從微觀層面揭示了這種“超強鋼”既有創(chuàng)紀錄的強度，又有非常好的韌性的新機制。該成果2020年發(fā)表在《科學》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驗共600項課題，為深海潛水器等大型工程部件殘余應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體芯片等材料檢測不可替代的研究平臺。