Recuperação de interfaces preferenciais em materiais monofásicos por análise de reflexões proibidas em difração de raios-X síncroton
Carregando...
Arquivos
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Augusta Cerceau Isaac Neta
Angelo Malachias de Souza
Roberto Braga Figueiredo
Rogério Magalhães Paniago
Angelo Malachias de Souza
Roberto Braga Figueiredo
Rogério Magalhães Paniago
Resumo
O desenvolvimento e o desempenho de materiais metálicos estão intrinsecamente
relacionados à nossa capacidade de compreender como tratamentos térmicos, mecânicos
e químicos atuam na estrutura até a nano-escala. Nesse sentido, desvendar a estrutura de
interfaces destes materiais é crucial para o entendimento de suas propriedades. Os
arranjos de interface têm sido caracterizados principalmente por técnicas de imagem,
como microscopia eletrônica de varredura e transmissão, que podem acessar dados
estruturais localmente, mas são técnicas destrutivas e estatisticamente limitadas. Neste
trabalho, um detector de grande faixa angular, cobrindo 120° de ângulo de espalhamento,
foi usado para acumular contagens de medições de difração de raios-X síncrotron em
amostras de magnésio comercialmente puras. Tempos de aquisição estendidos permitiram
a recuperação de configurações de estruturas de interface preferenciais através da
observação de picos de difração muito fracos. Picos adicionais foram localizados
próximos a reflexões fundamentais do Mg. Uma simulação cinemática de difração de
raios-X de interfaces, fazendo uma varredura de estruturas de possíveis para o sistema
cristalino em questão, foi realizada para estabelecer a correspondência de picos nãofundamentais
com a organização estrutural interfacial de átomos que podem ser
responsáveis por tais dispersões. As interfaces simuladas cobriram uma ampla gama de
deslocamentos angulares em relação aos principais planos do sistema hexagonal. As
informações recuperadas sobre a deformação máxima no plano de interface (em relação
a uma configuração bulk) e sua geometria estão relacionadas com condições que levam à
minimização de energia local com uma configuração que permite a observação de
difração de raios-X, representando um padrão ordenado de distribuições atômicas no Mg.
A metodologia introduzida permite o monitoramento não-destrutivo de um sistema
cristalino quando este é submetido a processos mecânicos que podem, por exemplo,
modificar o tamanho e a orientação de grãos.
Abstract
The development and performance of materials is intrinsically related to our
capability of understanding thermal treatments, mechanical processing and chemical
alloying down to the nanoscale. In this sense, unraveling the structure of interfaces is
crucial for the opening of new regimes in property-performance space for a given material
system. Interface arrangements have been mainly characterized by imaging techniques
such as scanning and transmission electron microscopy, which can access structural data
locally, but are destructive and statistically limited. In this work, a large angular range
detector covering up 120° of scattering angle was used to accumulate counts from
synchrotron X-ray diffraction measurements on commercially pure Mg samples. Long
acquisition times allowed the retrieval of preferential interface structure configurations
through the observation of very weak diffraction peaks. Additional peaks were located
close to fundamental reflections. A kinematical simulation scanning possible interface
structures was carried out to establish the correspondence of non-bulk peaks with the
interfacial structural organization of atoms which may be responsible for such scatterings.
The simulated interfaces were probed for a wide range of angular displacements with
respect to the main cleavage planes of the bulk system. The information retrieved about
the maximum strain at the interface plane (with respect to a pure bulk configuration) and
their geometry are related with conditions that lead to local energy minimization with a
symmetry that allows for the observation of x-ray diffraction, representing a long-range
ordered pattern of atomic distributions in Mg. The introduced methodology allows for
non-destructive monitoring changes in a system when it undergoes mechanical processes
that may, for instance, modify grain sizes and orientation.
Assunto
Engenharia metalúrgica, Metalurgia física, Raios X - Difração, Síncrotron, Interfaces (Computador)
Palavras-chave
Difração de raios-X, Síncrotron, Interfaces, Reflexões proibidas