È di importanza tecnologica comprendere l'accumulo di danni o deformazioni plastiche nei componenti in varie condizioni operative al fine di stimare la loro durata di servizio.

Un team di ricercatori internazionali guidati da ANSTO ha confrontato due nuove tecniche che possono essere utilizzate per valutare il grado di danno plastico accumulato nelle leghe misurando la quantità di dislocazioni presenti nella microstruttura.

L'autore principale, il dott. Ondrej Muránsky, ha affermato di aver utilizzato la diffrazione a retrodiffusione di elettroni (EBSD) e la diffrazione di sincrotrone ad alta risoluzione (HRSD) per ottenere informazioni complementari sulle dislocazioni immagazzinate dal materiale a seguito dello stress applicato.

Nello studio pubblicato su Acta Materialia , Muránsky e i suoi collaboratori della Queen's University (Canada), Università della California (Stati Uniti), e Argonne National Laboratory (U.S.) hanno confrontato le tecniche EBSD e HRSD, e sviluppato codice Matlab, che permette la stima teorica del danno plastico a livello macroscopico dai dati ESBD.

Un revisore di Acta Materialia ha commentato:"In primo luogo, it [il documento] è scritto molto bene e abbastanza facile da seguire. Gli autori hanno fatto un grande tentativo di spiegare davvero bene al lettore le due diverse metodologie. In secondo luogo, gli autori sono molto onesti nelle loro valutazioni e non cercano di nascondere le carenze di entrambe le tecniche."

Lo studio ha valutato i vantaggi e le carenze delle due tecniche analizzando gli stessi campioni utilizzando entrambi i metodi. Gli autori hanno utilizzato Ni201, che è una microstruttura modello di alta temperatura, leghe resistenti alla corrosione dei sali fusi e delle radiazioni da utilizzare nella futura generazione di energia e nei sistemi di stoccaggio dell'energia.

È stato riscontrato che la tecnica EBSD era più sensibile a una piccola quantità di danno plastico (la quantità minima rilevabile di dislocazioni è 2E12 m-2), mentre la tecnica HRSD è più accurata quando si misura una maggiore quantità di danno plastico (la quantità minima rilevabile di dislocazioni è 1E13 m-2).

"Tale comportamento evidenzia la complementarità di EBSD e HRSD quando si tenta di quantificare le dislocazioni (danno plastico) in un materiale che ha subito una quantità sconosciuta di danno plastico accumulato durante il servizio, ", ha detto Muransky.

I ricercatori sono stati in grado di derivare una relazione matematica tra le dislocazioni geometricamente necessarie (GND) misurate utilizzando EBSD e la dimensione dei domini coerentemente diffusi (CSD) misurati utilizzando HRSD.

"Questo lavoro non sarebbe stato possibile senza l'eccezionale lavoro di Tim Palmer che ha preparato con cura campioni per misurazioni sia EBSD che HRSD, ", ha detto Muransky.

L'ESBD è stato effettuato presso la struttura di microscopia dell'ANSTO. Le misurazioni HRSD sono state effettuate presso l'Advanced Photon Source presso l'Argonne National Laboratory negli Stati Uniti.

HRSD sarà disponibile all'ANSTO quando verrà costruita una nuova linea di luce di diffrazione e scattering avanzata presso il sincrotrone australiano, nell'ambito del progetto Bright.