在这种情况下，他们以低温转变钢（LTT）作为试验样品，利用OpeN-Am平台测量原子在应力（无论是温度还是负载）作用下的移动情况。
残余应力是指即使在负载或应力原因消除后仍然存在的应力，该应力会使材料变形，更严重的是会导致材料过早失效。这种应力是制造具有理想特性和性能的精确部件所面临的主要挑战。
ORNL散裂中子源的VULCAN仪器上安装的OpeN-AM试验平台
科研人员构思并历时两年完成了这项试验，通过测量材料演变过程中的应变，从而确定应力的分布方式。Plotkowski表示，制造商将能够调整部件中的残余应力，提高其强度，使其更轻且形状更复杂，这项技术可以应用于制造任何想要的东西。
值得一提的是，这项技术获得了2023年R&D 100大奖。R&D World杂志于8月份公布了获奖者名单。Plotkowski和其他获奖者在该组织于11月16日在圣地亚哥举行的颁奖典礼上接受了表彰。
科研人员使用定制的线弧增材制造平台在SNS上对LTT金属进行了所谓的操作中子衍射。他们利用SNS的VULCAN光束线对钢材进行处理，并记录制造过程中各个阶段以及冷却至室温后的数据。他们将衍射数据与红外成像相结合来确认结果。
SNS运行一台线性粒子加速器，可产生中子束以在原子尺度上研究和分析材料。他们开发的研究工具使人们能够在材料生产过程中观察其内部，实时观察材料的行为机制。
将LTT钢熔化并分层沉积，随着金属的凝固和冷却，其结构发生了所谓的相变。当发生相变时，原子会重新排列并占据不同的空间，材料的行为也会随之不同。
通常情况下，只有在加工后才能对材料进行测试观察，难以发现材料在高温下发生的转变。科学家们通过观察加工过程中的LTT钢可以深入理解并调控相变。
Plotkowski表示，他们希望了解这些应力是什么，并解释它们是如何产生的，进一步找出调控它们的方法，这些结果提供了一条新的途径，通过使用过程控制来改善关键相变温度周围热梯度的不均匀时空变化，从而在增材制造部件中设计出理想的残余应力状态和性能分布。Plotkowski希望世界各地的科学家能到ORNL对他们希望用于制造的金属进行类似的试验。
这项研究由ORNL的实验室指导研发计划资助，该计划支持对国家计划具有潜在高价值领域的高风险研究和开发。
来源：最新科技进展
