Recuperação de interfaces preferenciais em materiais monofásicos por análise de reflexões proibidas em difração de raios-X síncroton
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/30134 |
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. |
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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.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.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorengUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de MinasUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICAEngenharia metalúrgicaMetalurgia físicaRaios X - DifraçãoSíncrotronInterfaces (Computador)Difração de raios-XSíncrotronInterfacesReflexões proibidasRecuperação de interfaces preferenciais em materiais monofásicos por análise de reflexões proibidas em difração de raios-X síncrotoninfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALDissMestrado_Lorena.pdfDissMestrado_Lorena.pdfapplication/pdf2565842https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/30134/1/DissMestrado_Lorena.pdf2bb987763fb334a1daa176d38d4ddbcdMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82119https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/30134/2/license.txt34badce4be7e31e3adb4575ae96af679MD52TEXTDissMestrado_Lorena.pdf.txtDissMestrado_Lorena.pdf.txtExtracted texttext/plain127200https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/30134/3/DissMestrado_Lorena.pdf.txt6b96c69f67328ab5c28a5450c44cb830MD531843/301342019-11-14 12:32:43.932oai:repositorio.ufmg.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T15:32:43Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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