Identification of nanostructure in aluminium alloys by X-ray diffraction

• Autorzy: Żelechowski J. , Kłyszewski A.

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja nanostruktury w stopach aluminium z użyciem dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego

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

Abstrakty

EN

A number of physical properties of polycrystalline materials, including the mechanical properties, greatly depend on grain size and therefore grain size is a very important parameter in the technology of modern structural materials. Adaptation of optical microscopy in evaluation of crystallite size is frequently limited by basic parameters of this technique, and the result represents only a small area of the specimen surface. Therefore, it has been decided to use an alternative method in evaluation of the crystallites size. The method determines the width of the X-ray diffraction reflections according to a relationship expressed by Scherrer's formula. Easy analysis of the large material volume seems to be significant advantage of this method. The size of the crystallites was calculated by mathematical modelling of the profiles of small-angle diffraction reflections obtained by the Bragg-Brentano technique. The applicability range of this method was established along with the conditions indispensable for its correct application. The described method was used to determine the size of crystallites in the selected aluminium products, in ribbons made by the process of rapid solidification, and in nanometric materials prepared from commercial aluminium alloys. The results obtained were compared with optical microscopy and transmission electron microscopy, and showed enough by the X-ray measurement satisfactory consistency of the measured quantities.

PL

Wiele własciwości fizycznych, w tym właściwości mechaniczne materiałów polikrystalicznych w istotny sposób zależą od wielkości ziarna i dlatego rozmiar ziarna jest znaczącym parametrem w technologii nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych. Zastosowanie mikroskopii świetInej do oceny wielkości krystalitów jest ograniczone możliwościami technicznymi, a wynik uzyskiwany jest z niewielkiego obszaru powierzchni próbki. Do oceny wielkości krystalitów przyjęto metodę alternatywną, poddającą analizie szerokość rentgenowskich refleksów dyfrakcyjnych zgodnie z zależnością wyrażoną wzorem Scherrera. Niekwestionowaną zaletą metody dyfrakcyjnej jest łatwość analizy znacznej objętości materiału. Pomiar wielkości krystalitów zrealizowano przy użyciu modelowania matematycznego profili niskokątowych refleksów dyfrakcyjnych (111) uzyskanych w technice Bragg-Brentano. Określono również zakres stosowalności metody i warunki niezbędne do prawidłowego jej użycia. Opisaną metodą oznaczono wielkość krystalitów w wybranych wyrobach aluminiowych, w taśmach wytwarzanych metodą szybkiej krystalizacji oraz w nanometrycznych preparatach sporządzonych z komercyjnych stopów aluminium. Uzyskane wyniki zweryfikowano przy użyciu mikroskopii świetInej i elektronowej wykazując zadowalającą zgodność oceny mierzonych wielkości.

Słowa kluczowe

EN

X-ray diffraction; nanometric materials; size of crystallites; Scherrer's formula

PL

dyfrakcja rentgenowska; nanomateriał; wielkości krystalitów; wzór Scherrera

• 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: 301--305
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Żelechowski J.

autor

Kłyszewski A.

• INSTITUTE OF NON-FERROUS METALS IN GLIWICE, LIGHT METALS DIVISION IN SKAWINA, 32-050 SKAWINA, 19 PILSUDSKIEGO STR., POLAND

Bibliografia

• [1] J. Eckert, Structure formation and mechanical behavior of two-phase nanostructured materiale, William Andrew Publishing, Nanostructured Materials Processing, Properties, and Technologies (USA) 423-525 (2002).
• [2] I. Sabirov, N. Yunusova,R. Islamgaliev, R.Valiev, High-strength state of a nanostructured aluminum alloy produced by severe plastic deformation, Fizika Metallov i Metallovedenie (Russia) 93, 1, 102-107 (2002).
• [3] M. Shorshorov, A. Korznikov, The mechanism of nanocrystalline structure formation in metallic alloys under conditions of intensive plastic torsional deformation under high hydrostatic pressure in Bridgman anvil, Materialoved. (Russia) 6, 8-11 (2002).
• [4] C. Jung, J. Heitbaum, Nanoparticles and nanoscale coatings in surface engineering, Oberflachen Polysurfaces (Switzerland) 43, 2, 6-8 (2002).
• [5] EN 10002-1:2001, Tensile tests on metallic materials.
• [6] J. W. Wyrzykowski, E. Pleszakow, J. Sieniawski, Odkształcanie i pękanie metali, WNT, Warszawa (1999).
• [7] Y. Sato, M. Urata, H. Kokawa, K. Ikeda, Hall-Petch relationship in friction stir welds of equal channel angular pressed aluminium alloys, Materials Science and Engineering A 354, 298-305 (2003).
• [8] M. Meier, The Hall-Petch Relationship. Sept. 13, 2004. Depeartment of Materials Science at UC-Davis. Nov. 6, (2005).
• [9] B. D. Cullit y, S. R. Stock, Elements of X-ray Diffraction, Prentice Hall, Third Edition, (2001).
• [10] H. Neff, Grundlagen and Anwendungen der ROntgenfeinstrukturanalyse, Oldenbourg-Verlag, (1962).
• [11] B. E. Warren, X-Ray Diffraction. Addison-Wesley, (1969).
• [12] A. A. Elmustafa, D. S. Stone, Stacking fault energy and dynamic recovery: do they impact the indentation size effect, Materials Science and Engineering A 358, 1-2, 15, 1-8 (2003).
• [13] D. N. Lee, Effect of Stacking Fault Energy on Evolution of Recrystallization Textures in Drawn Wires and Rolled Sheets, Materials Science Forum 495-497, 1243-1248 (2005).
• [14] T. Croat, A. Gangopadhyay, K. Kelton, Crystallization in Als 8Re8 Ni4 glass-forming alloys, Philosophical Magazine A (UK) 82, 12, 2483-2497 (2002).
• [15] D. Louzguine, A. Inoue, Investigation of structure and properties of the Al-Y-Ni-Co-Cu metallic glasses, Journal of Materials Research (USA) 17, 5, 1014-1018 (2002).
• [16] A. Yavari,W. Botta Filho,C. Rodrigues, C. Cardoso, R. Valiev, Nanostructured bulk Al90Fe5Nd5 prepared by cold consolidation of gas atomised powder using severe plastic deformation, Scripta Materialia (USA) 46, 10, 711-716 (2002).
• [17] K. Kelton, L. Xing, A. Gangopadhyay, Nucleation in Al-RE-TM metallic glasses, Bulletin of the American Physical Society (USA) 47, 1, 1271 (2002).