Diszlokációsűrűség meghatározása köbös rácsú fémekben visszaszórtelektron-diffrakcióval

Diszlokációsűrűség meghatározása köbös rácsú fémekben

visszaszórtelektron-diffrakcióval

Csóré András TTK BSc, 3. évf.

e-mail: ram92@freemail.hu

Konzulens: Dr. Szabó Péter János, Anyagtudomány és Technológia Tanszék

e-mail: szpj@eik.bme.hu

Napjainkban a fémeket nagyon széles körben használják fel. Fémekből és ötvözeteikből készülnek a legerősebb mágnesek, a szerkezeti anyagok jelentős része, valamint az elektromos vezető kábelek, de még említhetnénk sok egyéb alkalmazási területet is. Éppen ezért fontos az, hogy legyen információnk a fizikai (pl. mechanikai, optikai, vezetési) tulajdonságaikról. Ezek a jellemzők nem csupán az adott fém kémiai minőségétől függenek, hanem nagy mértékben befolyásolja őket a rács- és a szemcseszerkezet is.

A gyakorlatban minden esetben hibás a rácsszerkezet. A rácshibákat térbeliségük alapján négy csoportba sorolhatjuk: pontszerű, vonalmenti, felületi és térfogati hibák. Kutatásunk során a vonalmenti (egydimenziós) hibákkal, a diszlokációkkal foglalkoztunk.

Tekintsünk egy tökéletes kristályt. Ha a kristály egy részét elcsúsztatjuk egy sík vagy félsík (csúszósík) mentén, akkor a rács deformálódni fog és feszültségek ébrednek benne. A diszlokáció az a vonalszerű tartomány, amely elválasztja a rács elcsúszott és el nem csúszott részét. Kristályorientáció alatt annak a koordinátarendszernek az irányítottságát értjük, amelyet a rács egy részletére illesztünk. A koordinátarendszer állását egy – a vizsgált mintához rögzített - referencia koordinátarendszerhez viszonyítjuk. Világos, hogy a diszlokáció orientációváltozást eredményez az anyagon belül. (Orientációváltozást okoznak a felületi és térfogati hibák is, például a szemcsehatárok, de a számítás során egy bizonyos feltétel figyelembevételével ezeket kiküszöböljük.) A kutatás során kidolgozott méréstechnika erre a korrelációra épít: a fémen belüli orientációváltozásból meghatározható a diszlokációk mennyisége.

Elektronmikroszkóp segítségével meghatározzuk az adott minta egyes pontjainak orientációját (EBSD funkcióval – ElectronBackScatteringDiffraction). A mikroszkóp szoftvere egy adatbázist állít elő, amely tartalmazza – többek között – a vizsgált pontokhoz illesztett koordinátarendszereknek - a referencia rendszerhez viszonyított - Euler-szögeit. Ezekből az adatokból egy matematikai algoritmus segítségével meghatározható a minta egy pontjára vonatkoztatott Nye-féle diszlokációsűrűség-tenzor, amely a minta egészére átlagolással kapható meg. Tekintve, hogy a mintán több száz, több ezer pont orientációját vizsgáljuk, manuálisan ezt lehetetlen kiértékelni. Ezért írtunk egy – grafikus kezelőfelülettel is rendelkező – programkódot C# nyelven, amelynek segítségével a lemért minta adatbázisából meghatározható a Nye-tenzor.

Irodalom:

1. W. He, W. Ma, W. Pantleon, Microstructure of individual grains in cold-rolled aluminium from orientation in homogeneities resolved by electron backscattering diffraction, Materials Science and EngineeringA 494 (2008) 21–27

szerző

• 
  Csóré András
  fizika
  nappali

konzulens

• 
  Szabó Péter
  , (külső)