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航空发动机叶片中子照相无损检测技术研究获新进展
来源:中科院 分类:行业新闻 标签: 发表时间:2019-6-26

近日,核能安全所研究团队基于强流氘氚中子源科学装置HINEG,与哈尔滨工业大学联合开展了型号航空发动机涡轮叶片残芯中子照相实验研究,成功检出了叶片内部的微量残芯,为航空发动机涡轮叶片的制造检测工艺提供了重要支撑。目前,核能安全所基于强流氘氚中子源科学装置HINEG,搭建了热中子和快中子照相终端,成功开展了一系列中子照相实验,目前正在开展移动式中子照相系统研发,以满足不同类型现场检测需求。

中子照相是利用发散角很小的均匀的准直中子束垂直穿透需要检验的物体来进行检测的方法。由于中子不带电荷,因此在穿透物体时,与原子的核外电子不发生电子库仑力的作用,从而可轻易地穿过电子层,直接击中原子核而发生核反应,如吸收反应、裂变反应或散射反应等。若用图像探测器加以记录和显示成像,就可得到表征物体内部的核素、密度和厚度变化的综合信息图像,得到中子照相透视图像。

中子照相作为无损检测技术的重要组成,与X射线照相等具有良好互补性,X射线技术无法反映物质材料的原子核的特性,中子照相技术在材料鉴别上具有先天的优势。例如,中子照相可以看清在轻质材料和重质材料组合的结构中轻质材料的位置和形状。在航空航天、国防军工、国土安全等领域有着广泛的需求和应用。

涡轮叶片是航空发动机产生推力的关键部件,叶片熔模铸造过程中残留的陶瓷型芯会降低其冷却性能,甚至阻塞冷却通道,导致叶片过热损坏,从而严重影响发动机安全。因此,发动机叶片内部残芯的检测极为重要。


HINEG中子源强达6.4×1012 n/s,经慢化准直后实现高灵敏度且快速的热中子照相检测。本次实验利用HINEG热中子照相终端,清晰检出了叶片内部质量为mg量级的残芯,显示出HINEG优良的中子照相分辨特性,实验结果为该型号涡轮叶片的制造检测工艺提供了重要数据参考。

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