Первый 3D Взгляд на поведение «двойной» на прочте

В исследовании, которое продвигает легкие магниевые сплавы для более экономичных, доступных транспортных средств, исследователи Мичиганского университета использовали мощные рентгеновские снимки для захвата первых трехмерных видов образования микроскопических структур, которые могут помочь материалу поглотить напряжение без лома.

Результаты, опубликовано в журнале Наукаулучшит понимание сложной реакции сплава на механическое напряжениеПолем Магниевые сплавы весят на 30% меньше, чем алюминий. Сегодня некоторые Производители автомобилей начали использовать их для негрупповых частей, но они могут иметь гораздо более широкое принятие, если их поведение под стрессом может быть оптимизировано.

Кристаллическая структура каждого металла – высокопоставленное, повторяющееся расположение атомов – воодушевляет, как она реагирует на стресс. Сталь и алюминий, наиболее часто используемые металлы в автомобилях, могут растягиваться при тяге в любом направлении.

Они делают это, используя то, что называется системами скольжения, в которых атомы остаются в их строке, но переключаются в стеке, чтобы смягчить столбцы. Сливание похоже на колоду карт на столе, где остается нижняя карта на месте, но толчок с одной стороны заставляет всю стопку наклоняться, когда каждая карта движется немного дальше, чем та, которая под ним.

Кристаллическая структура магния позволяет только атомам легко скользить в нескольких направлениях. При тяге в направлениях он не может скользить, магниевые сплавы создают «деформационные близнецы»-срезы магнитов кристаллической структуры-путем изменения ориентации атомов в определенной области.

Это можно рассматривать как аккордеонную складку в листе бумаги, а плоскость выходит из сгиба, образуя зеркальное изображение под углом.

Деформация двойной позволяет материалу растягиваться в большем количестве направлений, не ломая, создавая пластичность, но в определенной точке слишком большое количество двойника может создать концентрацию дефектов, которые вызывают образование трещин.

«Мы были удивлены, обнаружив, что все три близнецы, образованные в тройных соединениях, где касаются трех кристаллов, а дефекты всегда образуются, когда близнец касается другого кристалла. Эта консистенция может помочь нам понять двойные микроструктуры для оптимизации времени жизни материала», – сказал Эшли Буксек, доцент -профессор машиностроения, а также инженерную инженерию, а также соответствующий автор исследования.

https://www.youtube.com/watch?v=Q8R9WNNCBTW

Перед экспериментом исследователи использовали небольшой КТ-сканер, чтобы отобразить, как кристаллические зерна были ориентированы в образце сплава магния. Отсюда они выбрали определенное зерно, представляющее интерес с хорошей ориентацией для следования процессу близнецов.

Они использовали европейский синхротронный радиационный объект во Франции, один из нескольких объектов в мире, способных генерировать достаточно мощных рентгеновских лучей, чтобы представить зерно, представляющее интерес с ультра-высоким разрешением, не разрушая выборку.

Техника, называемая рентгеновской микроскопией темного поля, или DXFM для короткометражных, работает, ускоряя заряженные частицы вокруг синхротрона и направляя яркие рентгеновские лучи, которые они излучают в сплав. Рентгеновские снимки дифрагируют кристаллические зерна под разными углами в зависимости от их ориентации.

Техника «Темного поля» выборочно отражает рентгеновские лучи, дифрагируемые под определенным углом-в этом случае угол, связанный с ранее выбранным зерном,-и увеличивает дифрагированное рентгеновское изображение с использованием ряда линз.

Они применили три типичных автомобильных детали, которые растянули бы сплав – 0,6 мегапаскали (МПа), единица прочности на растяжение, 30 МПа и 45 МПа – представлять образец между каждым.

«Рентгеновские изображения в реальном пространстве дали нам сиденье в первом ряду для наблюдения за близнецом по мере применения стресса. Мы буквально наблюдали, как близнецы появляются и эволюционируют с нашими собственными глазами впервые»,-сказал Сангвон Ли, докторант UM по машиностроению и ведущий автор исследования.

Изображения с высоким разрешением являются первым шагом к оптимизации пластичности материала без устойчивости стабильности. В качестве следующего шага исследовательская группа планирует захватить изменения в режиме реального времени.

Исследователи из Европейского синхротронного радиационного заведения, Лос -Аламоса Национального лабораторного и Национального института стандартов и технологий внесли свой вклад в исследование.