Het is van technologisch belang om de accumulatie van plastische schade of vervorming in componenten onder verschillende bedrijfsomstandigheden te begrijpen om hun levensduur te schatten.

Een team van internationale onderzoekers onder leiding van ANSTO heeft twee nieuwe technieken vergeleken die kunnen worden gebruikt om de mate van geaccumuleerde plastische schade in legeringen te beoordelen door de hoeveelheid dislocaties in de microstructuur te meten.

Hoofdauteur Dr. Ondrej Muránsky zei dat ze Electron Back-Scatter Diffraction (EBSD) en High-Resolution Synchrotron Diffraction (HRSD) gebruikten om aanvullende informatie te verkrijgen over de dislocaties die door het materiaal zijn opgeslagen als gevolg van uitgeoefende stress.

In de studie gepubliceerd in Acta Materialia , Muránsky en zijn medewerkers van Queen's University (Canada), Universiteit van Californië (VS), en Argonne National Laboratory (VS) vergeleken EBSD- en HRSD-technieken, en ontwikkelde Matlab-code, waarmee de theoretische schatting van plastische schade op macroscopisch niveau uit ESBD-gegevens mogelijk is.

Een recensent voor Acta Materialia merkte op:"Ten eerste, het [het papier] is zeer goed geschreven en vrij gemakkelijk te volgen. De auteurs hebben een geweldige poging gedaan om de lezer de twee verschillende methoden goed uit te leggen. Ten tweede, de auteurs zijn heel eerlijk in hun beoordelingen en proberen de tekortkomingen van beide technieken niet te verbergen."

De studie evalueerde de voordelen en tekortkomingen van de twee technieken door dezelfde monsters met beide methoden te analyseren. De auteurs gebruikten Ni201, wat een modelmicrostructuur is van hoge temperatuur, straling en gesmolten zout corrosiebestendige legeringen voor gebruik in toekomstige energieopwekkings- en energieopslagsystemen.

Het bleek dat de EBSD-techniek gevoeliger was voor een kleine hoeveelheid plastische schade (minimum detecteerbare hoeveelheid dislocaties is 2E12 m-2), terwijl de HRSD-techniek nauwkeuriger is bij het meten van een grotere hoeveelheid plastische schade (minimum detecteerbare hoeveelheid dislocaties is 1E13 m-2).

"Dergelijk gedrag benadrukt de complementariteit van EBSD en HRSD bij pogingen om dislocaties (plastische schade) te kwantificeren in een materiaal dat een onbekende hoeveelheid opgehoopte plastic schade heeft ondervonden tijdens gebruik, ’ zei Muránsky.

De onderzoekers konden een wiskundige relatie afleiden tussen geometrisch noodzakelijke dislocaties (GND's) gemeten met EBSD en de grootte van coherent verspreide domeinen (CSD's) gemeten met HRSD.

"Dit werk zou niet mogelijk zijn geweest zonder het uitzonderlijke werk van Tim Palmer, die zorgvuldig monsters heeft voorbereid voor zowel EBSD- als HRSD-metingen, ’ zei Muránsky.

De ESBD werd uitgevoerd in de microscopiefaciliteit van ANSTO. De HRSD-metingen werden gedaan bij de Advanced Photon Source van het Argonne National Laboratory in de VS.

HRSD zal beschikbaar zijn bij ANSTO wanneer een nieuwe Advanced Diffraction and Scattering-bundellijn wordt gebouwd bij de Australische Synchrotron, als onderdeel van het Bright-project.