Un osciloscopio de materiales es una técnica de rayos X de alta energía sincrotrón resuelta en el tiempo para estudiar la composición de fase rápida y los cambios relacionados con la microestructura en una muestra policristalina. [1] Este dispositivo se ha desarrollado para estudios in situ de muestras sometidas a simulación termomecánica física . [2] [3]
Principio
Las imágenes de difracción bidimensionales de un haz de sincrotrón fino que interactúa con la muestra se registran en marcos de tiempo, de modo que se pueden distinguir las reflexiones derivadas de los cristalitos individuales del material policristalino. El tratamiento de los datos se lleva a cabo de manera que los anillos de difracción se enderezan y se presentan línea por línea rayados en el tiempo. [3] Las trazas, las llamadas líneas de tiempo en diagramas de ángulo azimutal / tiempo, se asemejan a las trazas de un osciloscopio, dando una idea de los procesos que ocurren en el material, mientras se somete a deformación plástica, calentamiento, o ambos, [4] [5 ] [6] [7] [8] [9] [10] Estas líneas de tiempo permiten distinguir el crecimiento o refinamiento de grano, formación de subgranos, sistemas de deformación por deslizamiento, macla cristalográfica, recuperación dinámica, recristalización dinámica, simultáneamente en múltiples fases.
Historia
El desarrollo se ha realizado a partir de un proyecto sobre métodos de difracción modernos para la investigación de procesos termomecánicos, [11] y comenzó con la deformación en frío de una muestra de cobre en el ESRF en 2007, seguida de la deformación en caliente de la aleación de circonio en APS en 2008. Poco después, se ha probado una serie de otros materiales y se ha ganado experiencia con las trazas de la línea de tiempo. Mientras que ESRF y APS jugaron el papel principal en las instalaciones experimentales, el sincrotrón japonés de alta energía en la ronda, SPring-8 siguió en 2013 realizando estudios de viabilidad de este tipo. Mientras tanto, el nuevo sincrotrón PETRA-III en DESY construyó una línea de luz dedicada para este propósito, abriendo las investigaciones del osciloscopio de materiales a un público más amplio. El nombre de osciloscopio de materiales se introdujo en 2013 y se utilizó en conferencias como MRS y TMS. [12] [13]
Implementación
Además de las configuraciones en instalaciones multipropósito, la primera estación final dedicada se ha construido en el anillo de almacenamiento PETRA-III, donde esta técnica se aplica de forma rutinaria.
Referencias
- ^ Klaus-Dieter Liss: "Hacia el osciloscopio de materiales: in situ, difracción en tiempo real en metales sometidos a deformación termomecánica", TMS-2015, http://www.programmaster.org/PM/PM.nsf/ViewSessionSheets ? OpenAgent & ParentUNID = 4AE20368ED00DE3585257D3B0011C714 [se necesita una fuente mejor ]
- ^ Liss, K.-D. (2010). "Procesamiento termomecánico en un haz de sincrotrón - desde metales simples hasta aleaciones multifásicas e intermetálicos". Revista mundial de ingeniería . 7 (Suppl 2): 438. CiteSeerX 10.1.1.421.4956 .
- ^ a b Liss, Klaus-Dieter; Yan, Kun (2010). "Procesamiento termomecánico en un haz de sincrotrón". Ciencia de los Materiales e Ingeniería: Una . 528 : 11-27. doi : 10.1016 / j.msea.2010.06.017 .
- ^ a b K.-D. Liss; T. Schmoelzer; K. Yan; M. Reid; M. Peel; R. Dippenaar; H. Clemens (diciembre de 2009). "Estudio in situ de recristalización dinámica y comportamiento de deformación en caliente de una aleación de aluminuro de titanio multifase" . Revista de Física Aplicada . 106 (11): 113526– (1–6). Código Bibliográfico : 2009JAP ... 106k3526L . doi : 10.1063 / 1.3266177 .
- ^ Yan, Kun; Liss, Klaus-Dieter; Garbe, Ulf; Daniels, John; Kirstein, Oliver; Li, Huijun; Dippenaar, Rian (2009). "De los granos individuales a la textura" . Materiales de ingeniería avanzada . 11 (10): 771–773. doi : 10.1002 / adem.200900163 .
- ^ Yan, Kun; Liss, Klaus-Dieter; Garbe, Ulf; Daniels, John; Kirstein, Oliver; Li, Huijun; Dippenaar, Rian (2009). "Adv. Ing. Mater. 10/2009" . Materiales de ingeniería avanzada . 11 (10): NA. doi : 10.1002 / adem.200990026 .
- ^ Liss, Klaus-Dieter; Garbe, Ulf; Li, Huijun; Schambron, Thomas; Almer, Jonathan D .; Yan, Kun (2009). "Observación in situ de recristalización dinámica a granel de aleación de circonio". Materiales de ingeniería avanzada . 11 (8): 637–640. doi : 10.1002 / adem.200900094 .
- ^ Liss, Klaus-Dieter; Garbe, Ulf; Li, Huijun; Schambron, Thomas; Almer, Jonathan D .; Yan, Kun (2009). "Observación in situ de recristalización dinámica a granel de aleación de circonio (Adv. Eng. Mater. 8/2009)" . Materiales de ingeniería avanzada . 11 (8): NA. doi : 10.1002 / adem.200990021 .
- ^ Yan, Kun; Carr, David G .; Callaghan, Mark D .; Liss, Klaus-Dieter; Li, Huijun (2010). "Mecanismos de deformación de aceros de plasticidad inducida por hermanamiento: caracterización y modelado de sincrotrón in situ". Scripta Materialia . 62 (5): 246–249. doi : 10.1016 / j.scriptamat.2009.11.008 .
- ^ Liss, Klaus-Dieter; Yan, Kun; Reid, Mark (2014). "Simulación termomecánica física de magnesio: un estudio de difracción in situ". Ciencia de los Materiales e Ingeniería: Una . 601 : 78–85. doi : 10.1016 / j.msea.2014.02.014 .
- ^ ThermoMech.Pro http://www.ansto.gov.au/ResearchHub/Bragg/CurrentResearch/ScientificProjects/Thermo-MecPro/index.htm [se necesita una mejor fuente ]
- ^ 17. Septiembre de 2013, Taller de promoción industrial de neutrones sobre análisis de tensión y deformación residual, Tokio, Japón, charla invitada: Klaus-Dieter Liss: "Métodos modernos de difracción para la investigación de procesos termomecánicos"
- ^ Radiación de neutrones y sincrotrón con aplicaciones para estudios in situ en ciencia de materiales http://www.campnano.org/web/en/communication/invited_visitors/2014/1016/728.html [se necesita una mejor fuente ]