基于扫描预备射线衍射断层扫描法确定纳米晶Ni-W材料中五参数晶界特征
材料科学
2024-07-12 v1
摘要
从实验中确定晶界的完整五参数特征对于理解晶界对材料性能的影响、改进相关模型以及设计先进合金至关重要。然而，尤其是在纳米尺度上，这通常具有挑战性，因为晶界是三维的。在本研究中，我们成功确定了利用扫描预备射线衍射（SPED）断层扫描法所获取的退火处理后的镍钨合金（NiW）纳米晶针状试样（尖端）中晶界特征。该面内立方（fcc）材料中存在退火双晶，导致SPED衍射图样中出现公共反射，这对重建所需用于重建三维晶体形状的取向相关虚拟暗场（VDF）图像提出了挑战。为解决这一问题，本文提出了一种自动化后处理方法，通过识别和取消选择这些共享反射来实现VDF图像的重建。结合合适的强度归一化和投影对齐程序，该方法实现了对针状样样品体积中各个 individual grains 的高保真三维重建。为探讨所得边界特征的准确性，我们使用三维Hough变换从三维体素化晶界图中提取双晶边界表面法向方向。对于一致Sigma 3晶界子集，预期的{111}晶界平面法向方向的角度误差小于3{\textdegree}，且边界尺寸可达400 nm。该工作推进了我们对精确表征和理解支配材料性能的复杂晶界的能力。
引用
@article{arxiv.2407.08251,
title = {Determination of five-parameter grain boundary characteristics in nanocrystalline Ni-W by Scanning Precession Electron Diffraction Tomography},
author = {E. F. Rauch and Patrick Harrison and Saurabh Mohan Das and William Goncalves and Alessandra Da Silva and Xinren Chen and Nicola Viganò and Christian H. Liebscher and Wolfgang Ludwig and Xuyang Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.08251},
year = {2024}
}