依托散裂中子源大科学装置，开展残余应力工业标准的制定工作，同时开展工程材料服役环境的原位拉伸模拟与测量，工业应用研究聚焦工程材料与核心部件在实际生产、加工及服役全生命周期中的关键技术问题。利用中子衍射技术在深部结构穿透、残余应力精准表征、多尺度结构解析、原位工况模拟等方面的独特优势，系统破解工业领域材料性能优化、制造工艺改进、服役可靠性提升的核心难题。工业应用方向涵盖多类工程材料与核心部件，研究成员重点关注以下方向：

• 残余应力
• 焊接质量
• 磁性材料
• 蠕变
• 疲劳
• 应力腐蚀
• 力学性能
• 原位拉伸（单轴/双轴）
• 高温拉伸

一、工程材料原位拉伸 

EMD配备单轴和双轴力学加载装置，支持在复杂应力环境下对材料开展原位中子衍射试验,观察并定量分析复杂应力环境下材料内部应力、位错密度、层错能演化；孪晶、相变、位错滑移等微观变形机制激活等情况。为航空、能源、轨道交通等关键领域的材料性能研究提供不可替代的动态观测手段。

MTS单轴拉伸仪：能够完成单轴拉伸、单轴压缩、单轴疲劳、高温拉伸的原位中子衍射加载试验。MTS拉伸仪的最大负载为100 kN，支持棒状样品和板状样品的原位测试，用户可根据研究材料的力学性能合理选择样品形式。如果测试样品形式和尺寸与给定图纸不符，需要提前与EMD成员沟通，否则可能导致试验无法开展。MTS原位拉伸仪配备有三款高精度引伸计用于应变采集：12 mm标距引伸计（最大应变8%）；25 mm标距引伸计（最大应变40%）；和12.5 mm标距高温引伸计（最大应变50%）。用户可根据实验需求灵活选择。MTS原位拉伸仪搭配有由感应加热系统实现的高温环境，可以完成300~1200 ℃下的原位中子衍射加载试验。

双轴拉伸仪：能够完成双轴拉伸、双轴疲劳的原位中子衍射加载试验。

双轴拉伸仪每个轴的最大负载为50 kN，且每个轴独立控制，支持进行任意变形路径的原位中子衍射加载试验。双轴拉伸采用十字形平板样品。如果测试样品形式和尺寸与给定图纸不符，需要提前与EMD成员沟通，否则可能导致试验无法开展。

MTS原位拉伸仪配备有3D-DIC系统用于应变采集。

二、工程部件残余应力标准制定 

在工业领域，焊缝残余应力的精准测量与控制是保障高价值、安全关键工程部件长期稳定服役的核心环节。欧洲结构完整性中子技术标准化网络（NeT）推出的 TG4 项目，以 AISI 316L (N) 奥氏体不锈钢三通槽焊板为标样，通过全球多平台联合测试，建立了焊接残余应力表征的国际基准，为航空航天、核工业等高端制造领域提供了可靠的技术参考。

中国散裂中子源工程材料谱仪（EMD）作为亚洲唯一一台参与 TG4 项目的中子衍射谱仪，成功完成了该标样的残余应力标准测量。通过高精度定位系统实现了样品台、径向准直器与束流中心的 “三心合一”，定位误差小于 100 微米，能够精准获取焊缝区域三向残余应力分布。测试过程中，EMD 谱仪遵循 DIN EN ISO 21432 国际标准，通过中子衍射技术结合全谱精修与单峰拟合方法，与全球 8 个知名科研机构的测试数据形成有效比对，验证了其测量结果的可靠性与国际一致性。

EMD 谱仪对 TG4 标样的成功测试，不仅填补了亚洲在该领域的技术空白，更标志着我国在中子衍射残余应力测量领域已跻身国际先进行列。依托这一技术能力，国内相关工业企业可获得本地化的高精度残余应力检测服务，为焊接工艺优化、结构安全评估及寿命预测提供关键数据支撑，助力高端装备制造业提升核心竞争力，推动我国在核动力、航空航天等安全关键领域的技术升级与自主创新。

EMD为全亚洲唯一一台经过验证的中子衍射谱仪，白色点为EMD测量的结果

图片来源（https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2017.09.003）

三、工程部件残余应力测试-中俄管道 

在能源运输领域，石油天然气管道是保障能源安全稳定供应的核心基础设施，尤其是中俄东线等国家级重大能源通道，作为 “一带一路” 倡议下的标志性合作项目，全线长 5111km，采用 1422mm 超大口径、X80 高钢级、12MPa 高压力设计，年输气量达 380 亿立方米，可满足 1.3 亿户城市家庭的用气需求。这类管道覆盖地域广、服役环境复杂，其安全可靠性直接关系到国家能源战略落地与民生保障。管道在制造、焊接及服役过程中，环焊缝部位极易产生高残余应力，这一问题会严重影响管道的疲劳强度、抗应力腐蚀能力和形状稳定性，甚至缩短服役寿命、引发安全事故。

通过工程材料谱仪对大口径管道环焊缝的测试，成功获得了三维残余应力的完整分布规律，核心结果如下：垂直焊缝方向的测试线中，环向残余应力为主要应力，数值显著大于轴向和径向应力，应力分布具有对称性；垂直焊缝方向的测试线中，两侧应变、应力呈近对称分布，环向以拉应力为主，轴向和径向多为压应力。

工程材料谱仪的应用不仅解决了超大口径高钢级管道残余应力检测的技术瓶颈，更推动了管道环焊缝可靠性评价体系的完善，为 “平安管道、绿色管道” 建设提供了有力的技术保障，对提升我国高钢级管道建设与安全运行水平具有重要意义。

中俄东线管道工程全线