中子的能力
飛機疲勞壽命延長的研究
結構件的疲勞、腐蝕及損壞會對民用及軍用的飛機安全性及適航性構成嚴重的威脅,尤其是使用超過其初始設計壽命的飛機構部件。飛機老化的維護包含對腐蝕、磨損、型態以及強度的恢復尤為重要。
澳洲防衛科技集團 (The Defence Science and Technology Group, DSTG) 的研究團隊展現了先進的維修技術以確保飛機的適航性以及提高可用性,其中包括了深層表面軋壓(Deep Surface Rolling, DSR )的表面增強技術。ANSTO的研究員利用中子技術發現在DSR的處理後取得了非常滿意的結果:研究結果顯示DSR在表面形成更深和更高量級的壓縮殘留應力,並且滲入了基板中;這些應力增加了材料的降伏強度(Yield)以及機械極限強度,因而增加了材料的抗疲勞強度。此發現使其更接近研究的主要目的,即讓受損結構恢復到標準狀態與還原至它的設計餘度從而保持材料剩餘使用全壽期的安全性。
藉由焊接工程的建模和驗證來支援電力產業
為了幫助開發焊接過程的電腦模擬研究,ANSTO開發了專門的材料特性檢測方式,以提供在焊接的過程中材料如何表現的詳細資訊。
一個例子是模擬大型的安全洩壓閥(Safety Relief Valve, SRV)上,進行不同合金組件的焊接。應用在核工業方面的焊接容易引起應力侵蝕裂紋。通過對原始焊接進行的模擬及驗證實驗發現減少焊接的堆疊,可以影響到殘餘應力的分布,即堆焊會使部件的內壁處於受壓的狀態。 ANSTO目前在準確預測及驗證應力方面有著世界一流的水準,並且可以將這些知識帶入其他產業領域。
降低製造成本
層積製造(Additive Layer Manufacturing, ALM)代表了一種劃時代的新穎製造技術,利用連續層積的方式將材料建構出三維的固體結構。 這種製造方式具有減少材料的浪費以及提高生產複雜結構的靈活性等優點,例如:用於生物醫學的塞片(spline)植入物與各種晶格形狀,也可用於汽車與航空的各種部件的生產。
確保鐵路的安全可靠性
澳洲鐵路工業受益於中子技術以解決焊接連結的問題,以及維護與維修鐵軌的變形與裂縫。 焊接是對目標物加熱的過程,會嚴重影響連接處的性能。ANSTO在焊接處及熱效應區提供詳細的殘餘應力研究,為疲勞分析提供寶貴的數據。 鐵路完整性的關鍵在於提高設施的可靠性與降低鐵路工業的維護成本。ANSTO提供應力、機械以及冶金的詳細研究資訊,有助於準確預測這些焊接部位的壽命。
中子小組產業服務範圍
檢測性質及工藝開發
中子及同步的斷層掃描(缺陷成像及尺寸公差)
利用X-ray及中子技術對殘餘應力、輪廓切割、與應變等機械處理方式進行測量
利用中子、同步加速器與加速器的各種熱機械特性進行同步量測(in-situ)
狀態及損傷評估的顯微量測技術[可利用光學、電子掃描式顯微鏡(SEM)、能量色散光譜(EDS)、墊子背散射(EBSD)及穿透式電子顯微鏡(TEM)] 紋理調查、狀況及損傷評估[可利用X-ray、SEM、EBSD、同步加速器及中子]
材料諮詢
焊接、熔覆、塗層和各種先進製程
材料的鑑定
故障分析及原因探討
檢測方式
新材料的開發及優化
熱機械加工[熱等靜壓(Hot Isostatic Pressing, HIP)及其他熱處理設備]
結構分析及評估
多種尺度的各種設計、修改及研究能力[對於機械、熱、震動、變形及高應變率等]
使用台灣、澳洲、美國及歐洲的設計規範進行結構分析
高應變率的變形建模
利用台灣、澳洲、美國及歐洲的設計規範進行高溫剩餘壽命評估
適用於斷裂與疲勞的耐受力
計算材料性質,包含分子動力學模擬(Molecular Dynamics Simulation, MDS)、錯位理論建模(Dislocation Theory Modelling, DTM)、相變動力學(Phase Transformation Kinetics, PTK)及連續介質力學(Continuum Mechanics, CM) 數值數據分析
機械測試
張力、衝擊、斷裂、疲勞、潛變、潛變疲勞及腐蝕