на этом изображении изображена экспериментальная установка, в которой образец тантала ударно нагружен лазером и зондируется рентгеновским лучом. дифракционные картины, собранные множеством детекторов, показывают, что материал подвергается двойникованию. на фоне иллюстрации показана структура решетки, которая создала близнецов. кредит: ryan chen / llnl

Впервые ученые сообщили о in-situ дифракционных экспериментах, измеряющих деформационное двойникование на уровне решетки во время ударного сжатия. результаты были недавно опубликованы по своей природе группой исследователей из национальной лаборатории Lawrence livermore и сотрудниками из университета Оксфорда, национальной лаборатории Лос-Аламоса, университетской йоркской и славянской национальных лабораторий ускорителей.

ударное сжатие является сложной областью изучения, поскольку оно сочетает экстремальные условия, такие как высокие давления и температуры, со сверхбыстрыми временными шкалами. для упрощения проблемы ученые часто предполагают, что твердые материалы ведут себя как жидкость, текут и изменяют свою форму (пластичность) без сопротивления. однако в качестве твердого вещества большинство материалов также сохраняет структуру решетки. как материал течет, меняя форму, так или иначе решетка также должна измениться, сохраняя при этом регулярный узор решетки. изучение пластичности на самом фундаментальном уровне тогда основывается на понимании того, как решетка меняется, пока материал деформируется.

дислокация-скольжение (где генерируются и перемещаются решетчатые дислокации), а двойникование (где суб зерен образуют решетку с зеркальным отображением) являются основными механизмами пластической деформации. несмотря на их фундаментальное значение для пластичности, диагностирование активного механизма in situ (во время шока) было неуловимым. предыдущее исследование изучало материал после факта (в «восстановлении»), что вводит дополнительные усложняющие факторы и привело к противоречивым результатам.

«Эксперименты в области дифракции in-situ проводились в течение нескольких десятилетий, но приобрели известность лишь недавно, поскольку мощные лазеры и лазеры с рентгеновским излучением сделали измерения более доступными, более чувствительными и способными достичь более экстремальных условий», сказал chris wehrenberg, физик llnl и ведущий автор на бумаге. «Наша работа подчеркивает неиспользованную область исследования, распределение сигнала внутри дифракционных колец, что может дать важную информацию».

эксперименты команды проводились по новому вопросу в экстремальных условиях конечной станции, расположенной в линейном коаксиальном источнике света slac, который представляет собой передний край в крупных мировых инвестициях в объекты, которые могут спаривать дифракцию in-situ с высоконапорными и высоконапорными источниками, методы скорости деформации.

«В этих экспериментах вы запускаете ударную волну с помощью лазера, где струя плазмы с лазерным нагревом создает противоположное давление в вашем образце и исследует состояние вашего образца с помощью рентгеновского луча», - сказал он. «Рентгеновские лучи будут рассеивать образец под определенными углами, образуя дифракционные кольца, а угол рассеяния дает информацию о структуре материала».

несмотря на растущую популярность in-situ дифракционных экспериментов, большинство фокусируется на угле рассеяния и не решает распределение сигнала внутри дифракционного кольца. в то время как этот подход может выявить, когда материал меняет фазы, он не покажет, как материал ведет себя вне фазового перехода.

анализируя изменения распределения сигналов в линиях, команда могла обнаружить изменения ориентации решетки или текстуры и показать, прошел ли материал в результате двойникования или скольжения. кроме того, команда могла не только продемонстрировать, является ли образец-тантал, металл-близнецы с высокой плотностью или скольжения при ударном сжатии, но они смогли продемонстрировать это для большей части всего диапазона ударных давлений.

«Llnl глубоко вовлечен в материальное моделирование в рамках научно-обоснованной миссии по управлению запасами и имеет программные усилия для моделирования тантала на молекулярном уровне, а также для моделирования пластичности», - сказал он. «Эти результаты непосредственно применимы к обеим этим усилиям, предоставляя данные о том, что модели могут быть напрямую сопоставлены с бенчмаркингом или валидацией. в будущем мы будем n для координации этих экспериментальных усилий с соответствующими экспериментами на национальном заводе по воспламенению llnl, которые изучают пластичность при еще более высоких давлениях ».

в то время как методы анализа данных рентгеновской дифракции для изменения текстуры и микроструктуры материала практиковались в квазистатических экспериментах, они новы в области ударных экспериментов. эта комбинация методов имеет отношение ко многим другим областям. например, плоские деформационные особенности в кварце, вызванные двойникованием и микроразрушением, являются общим признаком мест воздействия метеоров, и эти особенности также могут влиять на намагниченность других геологических материалов. аналогичным образом, двойникование играет решающую роль в самозатачивающемся поведении баллистических пенетраторов и связано с повышенной пластичностью в высокопроизводительной керамике для применения в броне. понимание высокой скорости пластичности имеет решающее значение для упрочнения космического оборудования из-за воздействия сверхвысокой пыли и даже имеет последствия для образования межзвездных пылевых облаков.

Источник: Phys

Для получения более подробной информации, пожалуйста, посетите наш веб-сайт: http://www.semiconductorwafers.net ,

отправьте нам письмо по адресу angel.ye@powerwaywafer.com или powerwaymaterial@gmail.com ,