In-situ analysis of crystallographic textures using high-energy X-rays

• Autorzy: Brokmeier H.-G. , Yi S. , Homeyer J.

Warianty tytułu

PL

Analiza tekstury krystalograficznej in-situ przy użyciu eysokoenergetycznych promieni X

• Konferencja: SOTAMA Symposium on Texture and Microstructure Analysis (2; 26-28.09.2007; Cracow, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Hard X-rays with energies higher than 50 keV are characterized by there high penetration power in most materials. In the case of 100 keV to 200 keV X-rays the penetration power is in the same order as for thermal neutrons. Rather big differences between hard X-rays from a storage ring and neutrons are the much higher photon flux of some orders and an excellent brilliance of the photon beam. Both properties allow us a number of new innovative investigations. Texture development belongs to one of the major characteristics of materials processing such as deformation, recovery and recrystallization. In order to describe the influence of the initial texture on the materials anisotropy texture simulations and in- situ texture analyses have to be combined. Loading experiments comparable to standard material tests (stress-strain-curve) were carried out on magnesium-alloys and on aluminium in tension as well as in compression. A loading device with a power up to 20 kN was positioned at the high energy beam line BW5 at HASYLAB-DESY. Due to the high penetration power of 100 keV X-rays, which is in the same order as the penetration power of thermal neutrons, we could use DIN 50125 samples in transmission mode. Sample diameters of 4 mm, 6 mm, 8 mm or 10 mm were cut from rectangular extruded bars with orientations of 0°, 45° and 90° to the extrusion direction. Additionally to standard texture measurements at the initial state and at failure up to five points at the known stress strain curve were chosen for in-situ texture measurements. 100keV X-rays have a short wavelength of 0.1240 A, so that the Braggangles are much lower than for conventional X-rays. An image plate detector covers the whole Debeye-Scherrer cone of some reflections, so that only w-scans are necessary to get the complete pole figure. Due to the frame of the loading device the w-rotation is limited to of 145°. First experiments on high temperature applications will complete this contribution on a topic which is by our opinion a growing field in quantitative texture analysis and engineering application.

PL

Przenikliwe promieniowanie rentgenowskie o energii większej niż 50 keV charakteryzuje się wysoką zdolnością penetracji w wiekszości metali. W przypadku energii od 100 keV do 200 keV, zdolno ść penetracji jest tego samego rzędu jak dla termicznych neutronów. Znaczne różnice pomiędzy przenikliwym promieniowaniem rentgenowskim z pierścienia akumulującego, a neutronami są spowodowane dużo wyższym strumieniem fotonów tego samego rzędu oraz doskonałą luminacją promienia fotonów. Właściwości to pozwalają nam na innowacyjne badania. Formowanie się tekstury należy do głównych charakterystyk obróbki materiałów takich jak deformacja, zdrowienie i rekrystalizacja. Ażeby opisać wpływ początkowej tekstury na symulacje tekstury anizotropii materiałowej oraz analizy tekstury in-situ połączono eksperymenty. Do świadczenia obciążeniowe były porównywane do standardowych testów materiałowych w rozciąganiu oraz ściskaniu. Urządzenie obciążające z siłą do 20 kN bylo ustawiane przy linii wysokoenergetycznego promienia BW5 przy HASYLAB-DESY. Z powodu wysokiej zdolności penetracji promieniowanie rentgenowskie 100 keV, które jest tego samego rzędu jak zdolność penetracji termicznych neutronów, używano próbek DIN 50125 w modzie transmisyjnym. Próbki o średnicy 4 mm, 6 mm, 8 mm lub 10 mm były wycinane z prostokątnego wyciskanego pręta z orientacją 0°, 45° i 90° do kierunku wyciskania. Dodatkowo do standardowych pomiarów tekstury w stanie początkowym oraz przy rozrywaniu przy znanej krzywej napężenia odkształcającego, wybrano pięć punktów do pomiarów tekstury in-situ. Promieniowanie rentgenowskie 100 keV ma długość fali 0.1240 °A, tak że kąty Bragga są znacznie mniejsze niż dla konwencjonalnego promieniowania X. Obraz płyty detektora pokrywa cały stożek Debeya-Scherrera takich samych odbić, tak że tylko w-skany są konieczne aby uzyskać kompletne figury biegunowe. Z powodu klatki urządzenia obciążającego w-obrót jest ograniczony do 145°. Pierwsze eksperymenty przy zastosowaniu wysokiej temperatury 1304 uzupełnione tym rozkładem, który jest naszym zdaniem interesującym obszarem w ilościowej analizie tekstury i zastosowaniu inżynierskim.

Słowa kluczowe

EN

hard X-rays; in-situ tension; high temperature; magnesium; steel

PL

wysokoenergetyczne promienie X; tekstura in-situ; temperatura wysoka; magnez; stal

• 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: 2008
• Tom: Vol. 53, iss. 1
• Strony: 33--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Brokmeier H.-G.

autor

Yi S.

autor

Homeyer J.

• INSTITUTE OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING, TECHNICAL UNIVERSITY CLAUSTHAL, GERMANY

Bibliografia

• [1] O. V. Mishin, E. M. Lauridsen, N. C. Krieger Lassen, G. Brückner, T. Tschentcher, B. Bay, D. Juul Jensen, H. F. Poulsen, J. Appl. Crys. 33, 364 (2000).
• [2] L. Wcislak, H. Klein, H. J. Bunge, U. Garbe, T. Tschentscher, J. Schneider, J. Appl. Cryst. 35, 82 (2002).
• [3] H.-R. Wenk, S. Grigul1, J. Appl. Cryst. 36, 1040 (2003).
• [4] H.-G. Brokmeier, Physica B: Condensed Matter 385-386, Part 1, 623-625 (2006).
• [5] H.-G. Brokmeier, In: Advanced Materials 2005 eds: M. Farooque, S.A. Rizvi, J.A. Mirza KRL Rawalpindi Pakistan 292-301 (2007).
• [6] H.-G. Brokmeier, U. Zink, T. Reinert, W. Murac h, J. Appl. Crys. 29, 501 (1996).
• [7] H.-G. Brokmeier,W. Ye, S. B. Yi, B. Schweb k e, J. Homeycr, HASYLB Annual Report 2003, 305 (2003).
• [8] J. F. H. Clusters, Philips Techn. Rundschau 7, 13-20 (1942).
• [9] G. Wassermann, J. Grewen, Texturen Metallischer Werkstoffe, Springer Verlag Berlin 1962.
• [10] H. R. Wenk, Eine photographische ROntgengeftigeanalyse, Schweiz. Min. Petr. Mitt. 45, 518-550 (1965).
• [11] H. J. Bunge, Adv. X-ray Analysis 47, 420-430 (2004).
• [12] S. Ahzi, A. Molinari, G. R. Canova, ActaMetall. 35, 2983-2994 (1987).
• [13] R. A. Lebensohn, C. N. Tome, Acta Metall. Mater. 41, 2611-2624 (1993).
• [14] S.-B. Yi, C. H. J. Davis, H.-G. Brokmeier, R. E. Bolmaro, K. U. Kainer, J. Homeyer, Acta Mat. 54, 549-562 (2006).
• [15] S. B. Yi, H.-G. Brokmeier, R. Bolmaro, K. U. Kainer, J. Homeyer, Mater. Sci. Forum 495-497, 1585-1590 (2005).
• [16] S.-B. Yi, PhD-Thesis Clausthal University of Technology (2005).
• [17] C. H. J. Davies, S. B. Yi, J. Bohlen, K. U. Kainer, H.-G. Brokmeier, J. Homeyer, Mater. Sci. Forum 495-497, 1633-1638 (2005).
• [18] H.-G. Brokmeier, S. B. Yi, B. Schwebke, J. Homeyer, Z. Kristallographie, (2007) in press.