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作者：李伟1,2;郑阳1;曹良才2;张学聪1
单位：1.中国特种设备检测研究院;2.清华大学精密仪器系
摘要：超超临界电站锅炉、大型石化装置、燃气轮机等重大装备服役过程中，材料蠕变、疲劳等时效积累型损伤的测量评估是其安全性评价与寿命预测的关键。现有采用取样后实验室金相观察的手段，存在破坏结构完整性、送检周期长等突出问题。原子力显微镜是可以实现材料微纳尺度三维形貌成像的测量技术，但以往仪器主要为实验室台式仪器。文章提出研制可在工业现场实现材料组织结构原位微纳成像的原子力显微镜，分析原子力音叉探针检测机理和探针特性，设计适用于现场原位检测的整机结构，并开展实际成像能力的验证。在标准样品和管道样件上的测试结果表明，单次测量最大范围100μm×100μm、图像分辨率0.1 nm、缺陷分辨力10 nm。该研究对于快速精准检测重大装备服役产生的微损伤缺陷，积累损伤演化的多尺度时变特征数据，保障装备稳定运行和指导材料改进具有重要价值。
关键词：原子力显微镜;原位检测;工业现场;特种设备;微观损伤缺陷
基金资助：国家重点研发计划（2022YFC3005000）; 中国特种设备检测研究院青年基金（2023内01）
