Three-Dimensional Investigations of Finely Grained Materials

• Autorzy: Bobrowski P. , Faryna M. , Bigos A. , Homa M. , Sypień A. , Bieda M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0224

Warianty tytułu

PL

Trójwymiarowa analiza materiałów drobnokrystalicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Development of new materials requires application of sophisticated techniques to characterize microstructure in a very detailed way. The combination of Electron Backscatter Diffraction (EBSD) and Energy Dispersive Spectrometry (EDS) with Focused Ion Beam (FIB) are excellent examples of such techniques. They are based on serial sectioning of chosen region in the investigated sample followed by data acquisition using the dual-beam scanning electron microscope equipped with both electron and ion columns. Three kinds of samples have been investigated: a) are anticorrosive Ni-Mo coating on ferritic steel; b) the oxidized Crofer22 APU ferritic stainless steel; c) the Al 6013 aluminum alloy after complex plastic deformation. The obtained results allowed to analyze crystalline morphology, distribution of precipitates as well as to reconstruct internal structure of grains and grains boundaries geometry.

PL

Rozwój nowoczesnych materiałów wymaga zastosowania coraz bardziej zaawansowanych metod takich jak techniki 3D-EBSD oraz 3D-EDXS, które polegaja na wykonywaniu serii przekrojów przez badany obszar próbki i akwizycji danych z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu elektronowego wyposażonego w źródło jonów. W prezentowanej pracy analizowano trzy rodzaje materiałów metalicznych: powłokę antykorozyjną na bazie niklu domieszkowanego molibdenem, wytworzona metodą elektroosadzania na podłożu stalowym; powłokę tlenkową wytworzoną na powierzchni ferrytycznej stali nierdzewnej o komercyjnej nazwie Crofer 22APU; stop aluminium Al6013 poddany odkształceniu plastycznemu z wykorzystaniem metody Ko-Bo. Na podstawie danych pomiarowych uzyskanych z próbki antykorozyjnej powłoki Ni-Mo wykonano rekonstrukcje jej mikrostruktury oraz przeprowadzono analizę tekstury. W przypadku próbki stali Crofer 22APU przeprowadzono rekonstrukcję geometrii granic międzyziarnowych w materiale podłoża oraz wykonano analizę rozkładu wybranych pierwiastków w warstwie tlenkowej wytworzonej na powierzchni stali. Dane eksperymentalne uzyskane z próbki stopu Al6013 umożliwiły przedstawienie trójwymiarowej mikrostruktury materiału oraz analizę rozmieszczenia wydzieleń i obszarów odkształconych plastycznie.

Słowa kluczowe

EN

3D-EBSD; grain boundaries reconstruction; 3D-EDXS

PL

3D-EBSD; rekonstrukcja granic ziaren; 3D-EDXS

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 4
• Strony: 1313--1319
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Bobrowski P.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, 25 Reymonta Str., 30-059 Kraków, Poland

autor

Faryna M.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, 25 Reymonta Str., 30-059 Kraków, Poland

autor

Bigos A.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, 25 Reymonta Str., 30-059 Kraków, Poland

autor

Homa M.

• Foundry Research Institute, 73 Zakopianska Str., 30-418 Kraków, Poland

autor

Sypień A.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, 25 Reymonta Str., 30-059 Kraków, Poland

autor

Bieda M.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, 25 Reymonta Str., 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] A. Morawiec, On the frequency of occurrence of tilt and twist grain boundaries. Scripta Mater 61 438-440 (2009).
• [2] H. Iwai, N. Shikazono, T. Matsui, Quantification of SOFC anode microstructure based on dual beam FIB-SEM technique. J Power Sources 195 955-961 (2010).
• [3] J. Konrad, S. Zaefferer, D. Raabe, Investigation of orientation gradients around a hard Laves particle in a warm-rolled Fe3Al-based alloy using a 3D EBSD-FIB technique. Acta Mater 54 1369-1380 (2006).
• [4] M. V. Kral, G. Spanos, Three-dimensional analysis of proeutectoid cementite precipitates. Acta Mater 47 711-724 (1999).
• [5] T. L. Matteson, S. W. Schwarz, E. C. Houge, Electron Backscattering Diffraction Investigation of Focused Ion Beam Surfaces. J Electron Mater 31 33-39 (2002).
• [6] L. Gianuzzi, F. Stevie, Introduction to Focused Ion Beams, Springer 2005.
• [7] J. Orloff, M. Utlaut, High Resolution Focused Ion Beams, Kluwer Academic 2003.
• [8] A. Bigos E. Beltowska-Lehman, , P. Indyka, M.J. Szczerba, M. Kot, M. Grobelny, Electrodeposition and properties of nanocrystalline Ni-based alloy with refractory metal from citrate baths. Arch. Metall. Mater. 58, 247-252 (2013).
• [9] M. Karolus, Rentgenowska metoda badania struktury materiałów amorficznych i nanokrystalicznych, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego 2011.
• [10] E. Chassaing, N. Portail, A. F. Levy, G. Wang, Characterization of electrodeposited nanocrystalline Ni-Mo alloys. J Appl Electrochem, 34 1085-1091 (2004).
• [11] Z. Żurek, M. Homa, A. Jaroń, A. Stawiarski, Utlenianie stali Crofer22APU w atmosferze pary wodnej. Ochrona przed korozją, 54 349-351 (2011).
• [12] ThyssenKrupp VDM GmbH, Crofer22APU Material Data Sheet No.4046, May 2010 Edition.
• [13] A. Jaroń, Z. Żurek, M. Homa, A. Strawiarski, The structure of external surfaces of scale forming on Crofer 22APU steel in atmosphere containing H2/H2S, Arch Metall Mater 56 181-186 (2011).
• [14] Z. Żurrek, A. Jaroń, M. Homa, Morphology Analysis of the Scale Formed on Crofer 22APU Steel on Atmospheres Containing SO2, Oxid Met 76 273-285 (2011).
• [15] Y. Yemez, F. Schmitt, 3D reconstruction of real objects with high resolution shape and texture, Image and Vision Computing 22 1137-1153 (2004).
• [16] Korbel and Bochniak 1998, U.S. Patent 5.737.959, 2000 European Patent 0.711.210.
• [17] M. Bieda, Investigations of fine grained metallic materials by means of orientation maps in transmission electron microscope, Sol St Phen 186 53-57 (2012).
• [18] K. Sztwiertnia, J. Kawałko, M. Bieda, K. Berent, Microstructure and polycrystalline zinc subjected to plastic deformation by complex loading, Arch Metall Mater 58, 157-161 (2013).