新颖的3-D微束实验可以直接证明金属应力的Mughrabi模型

当金属弯曲时会怎样?这个问题并不像您想象的那么容易。来自国家标准技术研究所(NIST),,,,橡树岭国家实验室(ORNL)南加州大学,使用唯一的X射线探针收集了第一个直接证据,表明平均而言,20岁的模型是变形金属中应力和菌株的有用预测指标。

但是测量值还表明,平均值可能是欺骗的。他们掩盖了压力的极大变化,到目前为止,还没有发现。这些实验对金属形成和控制金属疲劳的控制的重要实际问题具有影响,这是导致许多结构材料故障的原因。欧洲杯足球竞彩

当金属变形时,整洁的晶体结构将分解成一个复杂的三维晶体缺陷网,称为“位错壁”,该网络包含无位错材料的细胞。效果就像泡沫中的微米大小的气泡。这些复杂的位错结构直接负责几乎所有金属的机械性能,但是尽管研究了数十年,但它们仍然非常了解。二十年前,德国研究人员Hdel Mughrabi理论上认为,位错壁和细胞内部的应力将不同并且具有相反的迹象 - 这是建模塑形和工作金属对其性质的影响的重要结果。到目前为止,由于莫格拉比模型的间接证据,因为脱位结构中单个细胞中精确测量了微米水平的应力的问题。

实际上,在这个级别上,压力可能会有很大差异。NIST物理学家和主要作者Lyle Levine解释说:“从科学上讲,这些压力波动可能是这项工作中最重要的发现,因为以前没有测量甚至暗示了它们的存在。”“一些研究人员推测可能存在这种差异,但他们对它们的大小和分布不了解。”

NIST/ORNL/USC团队使用了强烈的X射线微束 - 比人的头发薄的100倍 - 在Argonne National Laboratory的高级光子源中生成,以扫描故意强调的单晶铜样品。衍射的X射线揭示了每个点的局部晶格间距,即应力的度量。发生这种情况时,一条细铂金属丝在晶体的表面上移动。通过注意哪些衍射射线被该点阻塞,团队计算了横梁衍射的区域的深度。他们确定了三个维度的细胞位置,直到半微米以内。

压缩和张紧的铜晶体的实验与穆格拉比的模型一致。莱文说:“这种方法的一个很大的优点是结果是完全确定的。我们可以从与金属变形最相关的亚光子样品体积中进行明确的定量测量。”

新技术为金属中应力的微观结构打开了一个详细的窗口,并提供了定量数据以支持机械应力的计算机模型。这项研究得到NIST和能源部的支持。

http://www.nist.gov

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