Three-dimensional grain mapping of open-cell metallic foam by integrating synthetic data with experimental data from high-energy X-ray diffraction microscopy
Three-dimensional grain mapping of open-cell metallic foam by integrating synthetic data with experimental data from high-energy X-ray diffraction microscopy
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通过将合成数据与高能 X 射线衍射显微镜的实验数据相结合，绘制开孔金属泡沫的三维晶粒图
DOI：
10.1016/j.matchar.2018.07.031
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发表时间：
2018
影响因子：
4.7
通讯作者：
Spear, Ashley D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Plumb, Jayden C.;Lind, Jonathan F.;Tucker, Joseph C.;Kelley, Ron;Spear, Ashley D.
开孔泡沫的复杂力学响应强烈依赖于其固有的长度尺度的等级，从工程部分尺度到韧带尺度，再到颗粒尺度到晶格尺度。理解和预测跨长度尺度的协调机械响应的第一步需要在相关尺度上在三维上表征开孔泡沫结构。在这里，我们提出了一种初步的尝试，通过集成几种先进的技术，从几何/拓扑以及潜在的晶体取向两个方面对物理实现的泡沫铝合金进行数字化表示。具体地说，我们结合使用了X射线计算机断层扫描和X射线衍射显微镜，并结合了合成颗粒图谱。对泡沫的实验研究表明，相对于韧带长度尺度，泡沫的颗粒尺寸相对较大，这意味着需要完全纳入不同长度尺度(即颗粒尺度与韧带尺度)的竞争力学，以了解泡沫的力学行为。无损测量技术与合成数据生成的集成提供了一条通向在单个颗粒尺度上解析的开孔金属泡沫大样本的真实建模的途径。
The complex mechanical response of open-cell foams depends strongly on the hierarchy of length scales inherent in them, from engineering-part scale to the ligament scale through the grain scale down to the crystal-lattice scale. A first step toward understanding and predicting the coordinated mechanical response across length scales requires characterizing the open-cell foam structure in three dimensions at relevant scales. Here, we present an initial attempt to digitally represent a physically-realized aluminum alloy foam in terms of both its geometry/topology as well as its underlying crystallographic orientations by integrating several advanced techniques. Specifically, we use a combination of X-ray computed tomography and X-ray diffraction microscopy in conjunction with synthetic grain mapping. Experimental investigation of the foam shows relatively large grain sizes with respect to the ligament length scale, implying that competing mechanics at different length scales (i.e. grain scale vs. ligament scale) will need to be fully incorporated to understand the mechanical behavior of the foam. The integration of non-destructive measurement techniques with synthetic-data generation provides a path toward realistic modeling of bulk samples of open-cell metal foam resolved at the scale of individual grains.
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