Zależności stereologiczne dla symulowanych komputerowo modelowych struktur jednofazowych materiałów polikrystalicznych

Chrapoński, J.; Maliński, M.; Szala, J.; Cwajna, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zależności stereologiczne dla symulowanych komputerowo modelowych struktur jednofazowych materiałów polikrystalicznych

Autorzy

Chrapoński J. , Maliński M. , Szala J. , Cwajna J.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Stereological relationships for one-phase polycrystalline model structures created by computer simulation

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy w sposób syntetyczny dokonano przeglądu podstawowych wyników uzyskanych w Katedrze Nauki o Materiałach Politechniki Śląskiej w zakresie modelowania i ilościowego opisu mikrostruktury materiałów polikrystalicznych [6 - 41]. Omówiono sposoby modelowania mikrostruktury w przestrzeni trójwymiarowej. Zaprezentowano również możliwości najnowszych, opracowanych w Katedrze programów do generowania modelowych struktur polikrystalicznych o dużym zróżnicowaniu wielkości, kształtu oraz charakteru rozmieszczenia ziaren w przestrzeni 3D. Przedstawiono wybrane modelowe struktury anizotropowe i o charakterze gradientowym (rys. 1). Stereologiczna analiza w przestrzeniach 3D i 2D otrzymanych struktur modelowych pozwoliła na wyznaczenie empirycznych zależności pomiędzy średnim polem powierzchni płaskiego przekroju a objętością ziaren (rys. 2, 4) oraz między współczynnikiem zmienności pola powierzchni płaskiego przekroju a współczynnikiem zmienności objętości ziaren (rys. 3, 5). Stwierdzono, że zależności te mogą być podstawą prostej metody oceny parametrów rozkładu objętości ziaren. Wskazano również, że konieczne jest określenie zależności współczynnika C występującego w równaniu (3) w zależności od innych cech geometrycznych struktury (kształtu, niejednorodności, itp.). Na podstawie badań anizotropowych struktur modelowych zaproponowano nowe wskaźniki służące do opisu anizotropii. Pozwalają one na rozróżnienie typu anizotropii występującej w badanej strukturze.

The main results obtained in the Department of Materials Science of the Silesian University of Technology in the range of modelling and quantitative characterization of the polycrystalline materials' structure were reviewed [6-41]. Methods of modelling microstructures in 3D space were discussed. The features of the newest programme worked out in the Department to generate polycrystalline model structures with large variation of grains volume and shape as well as large diversity of distribution of grains in 3D space were presented. The selected anisotropic and gradient model structures were showed (Fig. 1). Stereological analysis of the obtained model structures in 3D and 2D spaces allowed to calculate empirical relationships between mean plane section area and mean volume of grains (fig. 2, 4) as well as between coefficient of variation of plane section area and coefficient of variation of grains volume (Fig. 3, 5). It was found that the obtained relationships may be the basis of the simple method for determination of the parameters of grain volume distribution. However, it was pointed out that it is necessary to describe relationships between value of the coefficient C in the eauation (3) and the others geometrical features of the structure (grain shape and size inhomogeneity, etc). On the basis of the anisotropic model structures analysis the new coefficients for anisotropy characterization were proposed. These coefficients enable for distinction kind of anisotropy in the microstructure.

Słowa kluczowe

stereologia symulacja komputerowa materiały polikrystaliczne struktura mikrostruktura

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Inżynieria Materiałowa

Rocznik

2005

Tom

Vol. 26, nr 3

Strony

143--147

Opis fizyczny

Bibliogr. 46 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chrapoński J.

chrapjac@polsl.katowice.pl

autor

Maliński M.

Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Szala J.

Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Cwajna J.

Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

Bibliografia

[1] Ryś J.: Stereologia materiałów, Fotobit Design, Kraków, 1995
[2] Kurzydłowski J. K., Ralph B.: The Quantitative Description of the Microstructure of Materials. CRC Press, BocaRaton, New York, London, Tokyo, 1995
[3] Vander Voort G. F.: Metallography, Principles and Practice, ASM International, 1999
[4] Laferty D., Vander Voort G. F., Grande J. C., Friel J. J., Shehata M. T., Wojnar L.. Kurzydłowski K. J., Hetzner D., Smolej V.: Practical Guide to Image Analysis. ASM International, 2000
[5] Exner H. E., Hougardy H. P.: Quantitative Image Analysis of Microstructures, DGM Verlag, 1998
[6] Maliński M.: Stereologiczne kryteria jednorodności wielkości ziarna tworzyw jednofazowych, Wydział Metalurgiczny Politechniki Śląskiej, Rozprawa doktorska, Katowice, 1985
[7] Cwajna J., Maciejny M., Maliński M.: Stereological criteria of grain size homogeneity, 7th Riso International Symposium on Metallurgy and Materials Science, Ed. H. Hansen, D. Juul Jensen, T. Leffers, B. Ralph, 1986, s. 273-278
[8] Cwajna J., Maliński M., Maciejny A.: Stereological criteria and measures of structural stability of one-phase polycrystalline materials, Acta Stereol., 1987, 6/III, s. 261-266
[9] Maliński M., Cwajna J., Maciejny A.: Stereological criteria and measures of grain size homogeneity, Prace Komisji Metalurgiczno-Odlewniczej, Metalurgia 35, „Metody Stereologiczne w materiałoznawstwie'", Ossolineum, 1988, s. 43-56
[10] Maliński M., Cwajna J., Chrapoński J.: Quantitative description of grain size, The Third Conference on „Stereology in Materials Science" STERMAT'90. Kraków-Katowice, 1990, s. 282-291
[11] Maliński M., Cwajna J., Chrapoński J.: Grain size distribution. Acta Stereol., 10/1, 1991, s. 73-82
[12] Maliński M., Cwajna J., Chrapoński I.: 3-D and 2-D Stereological parameters of computer simulated grain structures, Materials Science Forum, Vols. 94-96, 1992, s. 285-294
[13] Maliński M., Cwajna J., Szala J., Chrapoński J.: Parametry Stereologiczne równowagowej, jednofazowej struktury polikrystalicznej, XIII Konferencja Metaloznawcza AMT'92, Warszawa-Popowo, 1992, s. 261
[14] Chrapoński J., Maliński M., Cwajna J.: Modelowe struktury polikrystaliczne i ich charakterystyka stereologiczna, Konferencja Naukowa „Nowości i postęp techniczny w inżynierii materiałowej", Katowice-Ostrawa, 1993, s. 22-28.
[15] Cwajna J., Maliński M., Szalał.: Wielkość ziarnajako strukturalne kryterium oceny jakości polikryształów, Inżynieria Materiałowa, 1993, Nr 4 (75), s. 79-88
[16] Chrapoński J., Maliński M., Cwajna J.: Stereological parameters of model polycrystalline structures built from polyhedra of yarious shape and size, Acta Stereol., 13/2, 1994, s. 299-304
[17] Chrapoński I., Maliński M., Cwajna I.: Trójwymiarowe modele struktury materiałów polikrystalicznych, ich tworzenie i zastosowanie, Inżynieria Materiałowa, Nr 6 (95), 1996, s. 194-200
[18] Chrapoński J.: Ocena przydatności metod stereologicznych stosowanych do opisu wielkości ziarnu materiałów polikrystalicznych, Wydział Inżynierii Materiałowej, Metalurgii, Transportu i Zarządzaniu Politechniki Śląskiej, Rozprawa doktorska, Katowice, 1997
[19] Chrapoński I., Maliński M.: Estimation of grain size. Part I. Classical methods, Proc. of Int. Conf. Q-MAT'97, Warsaw, 1997. s. 215-222
[20] Maliński M., Chrapoński J.: Estimation of grain size. Part II. Empirical equations, Proc. of Int. Conf. Q-MAT'97, Warsaw, 1997, s. 223-228
[21] Chrapoński J., Cwajna J., Maliński M.: Estimation of grain size. Part III. Point sampled intercept method and disector, Proc. of Int. Conf. Q-MAT'97, Warsaw. 1997, s. 229-234
[22] Cwajna J., Chrapoński J„ Maliński M.: Application of 3D models of materials microstructure in Stereology, Proc. of Int. Conf. Q-MAT'97, Warsaw, 1997, s. 27-36
[23] Maliński M„ Chrapoński J.: 3D modelling of polycrystalline grain structures. Part I. Williams and celi structures, Proc. of Int. Conf. Q-MAT' 97, Warsaw, 1997, s. 383-390
[24] Chrapoński I., Maliński M.: 3D modelling of polycrystalline grain structures. Partii. Johnson-Mehl structures, Proc. of Int. Conf. Q-MAT, Warsaw, 1997, s. 391-396
[25] Maliński M., Chrapoński J., Cwajna J.: Algorithms for 3D modelling of polycrystalline structures, 7th European Congress for Stereology, 20-23.04.1998, Amsterdam, p. 113
[26] Cwajna J., Chrapoński J., Maliński M.: 3D models of polycrystals, Proc. of the XVth Int. Conf. „Advanced Materials & Technologies" AMT'98, Kraków-Krynica, Inżynieria Materiałowa, Nr 4, (105), 1998, p. 671
[27] Cwajna J., Chrapoński J., Maliński M.: Grain size description - relationships between 2D and 3Dparameters, Acta Stereologica, Yol. 18. No. l, May 1999, p. 61
[28] Cwajna J., Chrapoński J., Maliński M.: Factors affecting the accuracy and precision of grain size evaluation, Proc. of International Conference S4G Stereology, Spatial Statistics and Stochastic Geometry. Praga, 1999
[29] Cwajna I.: Application of 3-D models of polycrystalline materials in materials science, Proceedings of 3rd International Conference Computational Modelling and Simulation of Materials, May 30 - June 4, 2004, Acireale (CT), Sicily, 615-622
[30] Maliński M., Szala J., Chrapoński J.: 3-D modelling of celi and JohnsonMehl polycrystalline structures of differentiated degree of anizotropy, Proceedings of 3rd International Conference Computational Modelling and Simulation of Materials, May 30 - June 4, 2004. Acireale (CT), Sicily, 623-628
[31] Chrapoński J., Maliński M.: Representative piane section of polycrystalline structures, Proceedings of 3rd International Conference Computational Modelling and Simulation of Materials, May 30 - June 4. 2004, Acireale (CT), Sicily, 629-634
[32] Maliński M., Chrapoński J., Richter J.: Quantitative approach to characterization of polycrystalline structures anisotropy, Proc. of the 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, 10-13.05.2005, Zakopane. w druku
[33] Szala J., Maliński M.: SIMULAST and BITRANS - new complex tool for one-phase structure simulation and Stereological analysis, Proc. of the 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, 10-13.05.2005, Zakopane, w druku
[34] Maliński M., Chrapoński J.: Modelling and quantitative characterization in 3-D and 2-D space of isotropic, one-phase polycrystalline structures, Proc. of the 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, 10-13.05.2005, Zakopane, w druku
[35] Maliński M., Szala J.: Modelling and quantitative characterization in 3-D and 2-D space of isotropic, one-phase polycrystalline structures, Proc. of the 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, 10-13.05.2005, Zakopane, w druku
[36] Maliński M.: Modelling and quantitative characterization in 3-D and 2-D space of linear anisotropic, one-phase polycrystalline structures, Proc. of the 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, 10-13.05.2005, Zakopane, w druku
[37] Szala J., Maliński M.: Modelling and quantitative characterization in 3-D and 2-D space of linear anisotropic, one-phase polycrystalline structures, Proc. of the 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, 10-13.05.2005, Zakopane, w druku
[38] Maliński M.: Modelling and quantitative characterization in 3-D and 2-D space of planar anisotropic, one-phase polycrystalline structures, Proc. of the 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, 10-13.05.2005, Zakopane, w druku
[39] Szala J.. Richter J.: Modelling and quantitative characterization in 3-D and l-D space of planar anisotropic, one-phase polycrystalline structures, Proc. of the 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, 10-13.05.2005, Zakopane, w druku
[40] Szala J.: Modelling and quantitative characterization in 3-D and 2-D space of planar-linear anisotropic. one-phase polycrystalline structures. Proc. of the 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, 10-13.05.2005, Zakopane, w druku
[41] Szala J.: Modelling and quantitative characterization in 3-D and 1-D space of planar-linear anisotropic, one-phase polycrystalline structures, Proc. of the 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, 10-13.05.2005, Zakopane, w druku
[42] Szala J.: Program Met-Ilo - instrukcja obsługi, Katowice. 2004, (niepublikowana)
[43] Saxl L, Poniżil P.: Estimation of properties of polycrystalline grain structure, Fractography 97. Proc. Int. Conf., Yysoke Tatry, 26-29.10.1997, UMY Sav Kośice 1997, 132-144
[44] Saxl L, Poniżil P.: Random Tessellations: Stochastic Simulations and Applications, Proc. of the workshop, Programs and algorithms of numerical mathematics, Libverda, 2000
[45] Poniżil P., Saxl I., Druckmuller M„ Pokluda J.: Comparison of real and simulated polycrystalline grain structure, Kovove Materiały, 36, 1998, s. 409-418
[46] Saxl I., Poniżil P.: Grain size estimation: w-s diagram, Mat. Characterization, 46, 2001, s. 113-118

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPS1-0018-0071