Active slip-systems, Burgers vectors and twinning in hexagonal, cubic and ortorhombic systems determined by X-ray line profile analysis  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
71594
Type K
Principal investigator Ungár, Tamás
Title in Hungarian Csúszási rendszerek, Burgers vektor és rétegződési hibák meghatározás köbös, ortorhombos és hexagonális rendszerekben a röntgen vonalprofil analízis módszere alapján
Title in English Active slip-systems, Burgers vectors and twinning in hexagonal, cubic and ortorhombic systems determined by X-ray line profile analysis
Keywords in Hungarian mikroszerkezet, diszlokációk, vonalszélesedés, hexagonális fémek, Burgers vektor, csúszási rendszerek
Keywords in English microstructure, dislocations, line broadening, hexagonal metals, Burgers vectors, slip systems
Discipline
Solid-state Physics (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Solid state physics
Panel Physics 1
Department or equivalent Department of Materials Physics (Eötvös Loránd University)
Participants Balogh, Levente
Borbély, András
Gubicza, Jenő
Lendvai, János
Ribárik, Gábor
Szenes, György
Tichy, Géza
Starting date 2008-04-01
Closing date 2012-10-31
Funding (in million HUF) 20.800
FTE (full time equivalent) 7.34
state closed project
Summary in Hungarian
A rugalmas képlékeny viselkedés fontos tulajdonsága (i) a szerkezeti anyagoknak, mivel a szilárdságukat és élettartamukat ez döntően meghatározza, valamint (ii) geológiai anyagoknak, mert a tektonikus mozgások modellezése a rugalmas-képlékeny viselkedés alapján történik. A tervezett projekt célja az aktív csúszási rendszerek, Burgers vektor populáció, valamint rétegződési hibák meghatározása (a) Zr és Zr alapú ötvözetekben, (b) Mg és Mg alapú ötvözetekben, (c) Ti és Ti alapú ötvözetekben, (d) (Mg,Si)O3 típusú perovszkitokban és poszt-perovszkitokban és (e) sugárzási károsodásnak kitett köbös acélokban. (a)- tól (c)-ig hexagonális fémek ill. ötvözetek, Zr és ötvözetei a nukleáris energiatermelés, Ti és ötvözetei a légiközlekedés, Mg és ötvözetei pedig a közúti közlekedés fejlesztés alatt álló szerkezeti anyagai. A perovszkitok és poszt-perovszkitok Földünk felső illetve alsó kéregének többségi összetevői. Nagynyomású laboratóriumokban szintetikusan előállíthatók, azonban metastabil állapotuk miatt a mikroszerkezetük elektronmikroszkópos módszerekkel nem vizsgálható. Aktív csúszási rendszereket, Burgers vektor populációt, valamint rétegződési hibák sűrűségét a laboratóriumi és szinkrotronos nagyfelbotású röntgen vonalprofil analízis módszerével tervezzük meghatározni az itt felsorolt anyagokban és rendszerekben.
Summary
Plasticity is an important issue (i) in structural materials, since the strength and life expectancy is determined by the elastic-plastic response to external forces or stresses and (ii) in geological materials, because the modeling of tectonic behaviour is based on the elastic-plastic response of these materials. The aim of the present project is to determine the active slip systems, Burgers vector populations and planar defects (a) in Zr and Zr base alloys, especially zircalloy, (b) in Mg and Mg base alloys, (c) in Ti and Ti base alloys, (d) in (Mg,Si)O3 type perovskites and post-perovskites and (e) some irradiated cubic model materials. (a) to (c) are hexagonal structural materials, Zr and its alloys are fundamental materials in nuclear reactors, Ti and its alloys are one of the most important materials in aerospace engines and Mg and its alloys are becoming important structural materials in the automotive vehicle industry. The perovskites and post-perovskites are the major componets of the Earth's upper and lower mantle, they can be synthesized in the laboratory, however, due to their metastable states they cannot be investigated in the electron microscope. High resolution X-ray line profile analysis based on the dislocation model of strain anisotropy and on data obtained either in the laboratory or in synchrotron experiments will be used to determine slip-system sctivity, Burgers vector populations and planar defect densities in these materials.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Polikristályos Ti mintában, krisztallitonként kiértékelve a szinkrotronos diffrakciós vonalprofilokat, meghatároztuk az egyes krisztallitokban a legvalószínűbb csúszási rendszereket. Krisztallitonként meghatároztuk a legvalószínűbb diszlokációkat az MgGeO3 poszt-perovszkitban. A mintát gyémánt cellában 90 GPa nyomással melegítés közben vittük a poszt-perovszkit fázisba. A Co-Ti és Co-Zr ötvözeteken méréseket végeztünk a Chicago-i APS szinkrtorton mellett az 1-ID szinkrotron nyalábbal. Ezzel áttörést sikerült elérni az itt fejlesztett egykristály-diffrakció polikristályos-aggregátumon módszerben. Az Co-Ti és Co-Zr ötvözet rendszerek eredményeinek mind a végső kiértékelése mind a publikálása túlmutatnak a jelen OTKA projekt keretein és jelenleg még folyamatban vannak. Új módszert dolgoztunk ki erőteljesen textúrált mintákban a különböző textúra komponensek mikroszerkezetének kísérletes meghatározására. Erőteljesen textúrált Cu-Nb nanokristályos multirétegekben meghatároztuk a diszlokáció és ikerhatár sűrűséget a rétegvastagság és a hengerlés függvényében. Nanokristályos Cu vékonyrétegben meghatároztuk a diszlokáció sűrűségeket és a nanoikerhatár távolságokat a porlasztott és a hengerelt állapotokban. Meghatároztuk különböző textúrájú Ni vékonyrétegek diszlokáció és ikerhatár sűrűségét a különböző textúra komponensekben. Meghatároztuk egy extrudált Mg ötvözetben a diszlokáció sűrűségeket a különböző textúra komponensekben. Az OTKA szám feltüntetésével 27 cikket publikáltunk.
Results in English
We determined the most likely slip systems in the individual grains of polycrystalline Ti and MgGeO3 post-perovskite from line profiles measured in polycrystalline aggregates at the ESRF synchrotron in Grenoble. The post-perovskite phase was attained in a diamond-anvil-cell during heating. We did synchrotron measurements on the Co-Ti and Co-Zr alloys at the 1-ID beamline at the APS in Chicago. With the evaluation of these data we could achieve a breakthrough in the processing of the complex and several tens of gigabit data of such experiments. We developed a novel method to evaluate the substructure in the different texture components of strongly textured materials. This we applied to extruded Mg, to Ni thin films and several different types of multilayers of Cu-Nb and thin films with nanotwins. We worked out the procedure for the determination of twinning on the pyramidal and prismatic planes in hexagonal materials from X-ray line broadening. We published 27 research papers with indicating the OTKA-71594 number.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=71594
Decision
Yes





 

List of publications

  
Wanchuck Woo, Levente Balogh, Tamás Ungár, Hahn Choo, Zhili Feng: Grain structure and dislocation density measurements in a friction stir welded aluminum alloy using x-ray peak profile analysis, Mater. Sci. Eng. A, 498 (2008) 308–313., 2008
Kerber MB, Schafler E, Wieczorek AK, G. Ribárik, S. Bernstorff, T. Ungár, M. Zehetbauer: Synchrotron X-ray line-profile analysis experiments for the in-situ microstructural characterisation of SPD nanometals during tensile deformation, INTERNATIONAL JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH, 100 (2009) 770-774, 2009
Stephen Nauyoks, Monika Wieligor, and T. W. Zerda, Levente Balogh, Tamas Ungar, Peter Stephens: Stress and dislocations in diamond-SiC composites sintered at high pressure, high temperature conditionsg cold rolling in a nanocrystalline Ni-Fe alloy, COMPOSITES PART A-APPLIED SCIENCE AND MANUFACTURING, 40 (2009) 566-572, 2009
L. Li, T. Ungár, Y.D. Wang, G.J. Fan, Y.L. Yang, N. Jia, Y. Ren, G. Tichy, J. Lendvai, H. Choo, P.K. Liaw: Simultaneous reductions of dislocation and twin densities with grain growth during cold rolling in a nanocrystalline Ni-Fe alloy, Scripta Materialia, 60 (2009) 317-320, 2009
Balogh L, Tichy G, Ungar T: Twinning on pyramidal planes in hexagonal close packed crystals determined along with other defects by X-ray line profile analysis, J. Appl. Cryst. 42 (2009) 580-591, 2009
Hans J. Roven, Manping Liu, Maxim Murashkin, Ruslan Z. Valiev, Ascar Kilmametov, Tamas Ungár and Levente Balog: Nanostructures and Microhardness in Al and Al-Mg Alloys Subjected to SPD, RECENT DEVELOPMENTS IN THE PROCESSING AND APPLICATIONS OF STRUCTURAL METALS AND ALLOYS Book Series: Materials Science Forum Volume: 604-605 Pages: 179-185 Publishe, 2009
L. Li, T. Ungár, Y. D. Wang, G. J. Fan, Y. L. Yang, N. Jia, Y. Ren, J. Lendvai, G. Tichy, H. Choo, and P. K. Liaw: Microstructure Evolution During Cold Rolling in a Nanocrystalline Ni-Fe Alloy Determined by Synchrotron X-ray Diffraction, Acta Materialia, 57 (2009) 4988-5000, 2009
W. Woo, Z. Feng, C. R. Hubbard, and S. A. David, X-L. Wang, B. Clausen, T. Ungár: In-situ Time-Resolved Neutron Diffraction Measurements of Microstructure Variations during Friction Stir Welding in a 6061-T6 Aluminum Alloy, METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE, 41A (2010) 1210-1216, 2010
Ungar T, Balogh L, Ribarik G: Defect-Related Physical-Profile-Based X-Ray and Neutron Line Profile Analysis, METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE, 41A (2010) 1202-1209, 2010
Gemes G, Balogh L, Ungar T: Evolution of grain-to-grain second order internal stresses during long-term service in a dry-steam pipe steel, KOVOVE MATERIALY-METALLIC MATERIALS, 48 (2010) 33-39, 2010
G. Ribarik, T. Ungar: Characterization of the microstructure in random and textured polycrystals and single crystals by diffraction line profile analysis, Materials Science and Engineering, 528 (2010) 112-121, 2010
Manping Liu, Hans J. Roven, Xintao Liu, Maxim Murashkin, Ruslan Z. Valiev, Tamas Ungar, Levente Balogh: Grain refinement in nanostructured Al–Mg alloys subjected to high pressure torsion, JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE Volume: 45 Issue: 17 Special Issue: SI Pages: 4659-4664 DOI: 10.1007/s10853-010-4604-3 Published: SEP 2010, 2010
Levente Balogh, Roberto B. Figueiredo, Tamás Ungár, Terence G. Langdon: The contributions of grain size, dislocation density and twinning to the strength of a magnesium alloy processed by ECAP, MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING Volume: 528 Issue: 1 Pages: 533-538 DOI: 10.1016/j.msea.2010.09.0, 2010
J. W. Qiao, E. W. Huang, F. Jiang, T. Ungár, G. Csiszár, L. Li, Y. Ren, P. K. Liaw, Y. Zhang: Resolving ensembled microstructural information of bulk-metallic-glass-matrix composites using synchrotron x-ray diffraction, APPLIED PHYSICS LETTERS 97, 171910 ,2010, 2010
Tamas Ungar, Gabor Ribarik, Levente Balogh, Ayman A. Salem, S. Lee Semiatin, Gavin B.M. Vaughan: Burgers vector population, dislocation types and dislocation densities in single grains extracted from a polycrystalline commercial-purity Ti specimen by X-ray line-profi, SCRIPTA MATERIALIA Volume: 63 Issue: 1 Pages: 69-72 DOI: 10.1016/j.scriptamat.2010.03.016 Published: JUL 2010, 2010
P. Jenei, E.Y. Yoon, J. Gubicza, H.S. Kim, J.L. Lábára, T. Ungár: Microstructure and hardness of copper–carbon nanotube composites consolidated by High Pressure Torsion, Materials Science and Engineering, 2011
Tamás Ungár, Li Li, Géza Tichy, Wolfgang Pantleon, Hahn Choo, Peter K. Liaw: Work softening in nanocrystalline materials induced by dislocation annihilation, Scripta Materialia 64 (2011) 876–879, 2011
Michael B. Kerber, Michael J. Zehetbauer, Erhard Schafler, Florian C. Spieckermann, Sigrid Bernstorff, Tamas Ungar: X-ray Line Profile Analysis—An Ideal Tool to Quantify Structural Parameters of Nanomaterials, JOM Volume: 63 Issue: 7 Pages: 61-69 2011, DOI: 10.1007/s11837-011-0115-1, 2011
Gábor Csiszár, Levente Balogh, Amit Misra, Xinghang Zhang, Tamás Ungár: The dislocation density and twin-boundary frequency determined by X-ray peak profile analysis in cold rolled magnetron-sputter deposited nanotwinned copper, J.Appl.Phys. 110, 043502 (2011) DOI: 10.1063/1.3622333, 2011
Gábor Csiszára, Amit Misrab, Tamás Ungár: Burgers vector types and the dislocation structures in sputter-deposited Cu–Nb multilayers, Materials Science and Engineering A 528 (2011) 6887– 6895 DOI: 10.1016/j.msea.2011.05.016, 2011
Tamás Ungár: Dislocation densities, slip-system types and Burgers vector populations in hexagonal and cubic crystals from X-ray line profile analysis, Materials Science Forum Vols. 702-703 (2012) pp 479-484 doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.702-703.479, 2012
Gábor Csiszár, Karen Pantleon, Hossein Alimadadi, Gábor Ribárik, Tamás Ungár: Dislocation density and Burgers vector population in fiber-textured Ni thin films determined by high-resolution X-ray line profile analysis, J.Appl.Cryst. 45 (2012) 61-70 DOI: 10.1107/S0021889811053234, 2012
Carole Nisr, Gábor Ribárik, Tamás Ungár, Gavin B. M. Vaughan, Patrick Cordier, Sébastien Merkel: High resolution three-dimensional X-ray diffraction study of dislocations in grains of MgGeO3 post-perovskite at 90 GPa, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 117, B03201, doi:10.1029/2011JB008401, 2012
Gábor Csiszár, Tamás Ungár, Márta Járó: Correlation between the sub-structure parameters and the manufacturing technologies of metal threads in historical textiles using X-ray line profile analysis, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2012 10.1007/s00339-012-7310-y, 2012
Gábor Csiszár, Xiao-Fen Li, Gyula Zilahi, Levente Balogh, Tamás Ungár: Planar defects, dislocations, and coherently scattering-size in GdBa2Cu3O7−x high-Tc thin films determined by high resolution X-ray diffraction, J. Appl. Phys. 113, 033903 (2013); doi: 10.1063/1.4775753, 2013
Jóni Bertalan, Al-Samman Talal, Chowdhury Sandip G., Csiszár Gábor, Ungár Tamás: Dislocation densities and prevailing slip-system types determined by X-ray line profile analysis in a textured AZ31 magnesium alloy deformed at different temperatures, J.Appl.Cryst. nyomdaban, 2013
Bertalan Jóni, Erhard Schafler, Michael Zehetbauer, Géza Tichy, Tamás Ungár: Correlation between the microstructure studied by X-ray line profile analysis and the strength of high-pressure-torsion processed Nb and Ta, Acta materialia, 61 (2013) 632-642, 2013



Back »