Gambar 3D Pertama Dari Retak Mikroskopis Pada Paduan

• Untuk pertama kalinya, para peneliti mengembangkan teknik untuk menangkap gambar 3D dari retakan mikroskopis pada paduan berbasis nikel yang disebabkan oleh paparan hidrogen atau air.
• Ini akan membantu insinyur mengembangkan struktur mikro dengan masa pakai material yang lebih lama, menghemat biaya perbaikan dan penggantian.

Fraktur mikro pada paduan logam tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi dapat meluas ke wilayah lain saat terpapar hidrogen atau air, yang menyebabkan masalah serius pada pembangkit nuklir, elektrokimia, teknologi penyimpanan hidrogen, dan struktur seperti jembatan dan gedung tinggi.

Biasanya, hidrogen embrittlement (HE) paduan dilambangkan dengan patah tak terduga dan hilangnya daktilitas yang menyebabkan spektrum yang semakin melebar dari kegagalan material. Karena intensitas HE meningkat dengan kekuatan logam, paduan lanjutan (seperti paduan dasar nikel) lebih rentan terhadap HE. Untuk memprediksi dan mencegah HE, seseorang perlu memiliki pengetahuan rinci tentang asal-usul fisiknya.

Baru-baru ini, para peneliti di MIT dan LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) mengembangkan teknik untuk menangkap gambar tiga dimensi dari retakan mikroskopis pada paduan yang disebabkan oleh penggetasan hidrogen. Gambar-gambar ini dapat digunakan untuk mendeteksi batas butir yang berbeda atau orientasi struktur mikroskopis yang dapat mengalihkan rekahan dan mencegah kerusakan yang disebabkan oleh hidrogen atau air.

Bagaimana Mereka Melakukannya?

Teknik baru– pemetaan struktur mikro 3D — bergantung pada difraksi sinar-X berbasis sinkrotron dan metode tomografi untuk menganalisis retakan paduan nikel yang disebabkan oleh hidrogen/air.

Jika Anda ingin menganalisis secara tepat bagaimana retakan logam menyebar, Anda perlu mensimulasikan masalah dalam tiga dimensi. Selain itu, Anda perlu memiliki data yang cukup tentang morfologi retakan dan hubungannya dengan struktur mikro.

Untuk melakukan evaluasi tak rusak, penulis menyinari sinar-X intensitas tinggi pada paduan nikel yang retak. Mereka menempatkan kamera untuk menangkap semua sinar yang ditransmisikan dan difraksi. Kemudian mereka menguji ratusan ribu orientasi struktur mikroskopis dan memeriksa jutaan titik.

Referensi:Komunikasi Alam | doi:10.1038/s41467-018-05549-y | LLNL

Kredit gambar:  Dharmesh Patel / Universitas A&M Texas 

Dengan menyelaraskan data dengan model fisik, mereka mengubah titik difraksi menjadi gambar struktur mikro tiga dimensi. Gambar 3D ini menunjukkan jenis butir batas yang dapat membelokkan retakan, dan hasilnya menunjukkan bahwa BLIPS (batas dengan dataran indeks rendah) tahan terhadap kerusakan.

Bagaimana Ini Berguna?

Teknologi ini dapat membawa kemajuan pada teknik pemrosesan logam yang bertujuan untuk menghentikan penyebaran retakan lebih lanjut pada paduan nikel. Ini akan memperkuat material dan meningkatkan masa pakainya untuk komponen dan struktur.

Lebih khusus lagi, ini dapat meningkatkan prediksi respons mekanis paduan HE. Batas butir yang merugikan dapat diproses sambil merekayasa paduan untuk menambah rintangan retakan dan menghentikannya agar tidak tumbuh.

Baca:AI Dapat Mengidentifikasi Dan Menganalisis Cacat Pada Reaktor Nuklir

Selanjutnya, data yang diperoleh dari gambar 3D akan membantu insinyur mengembangkan struktur mikro yang efektif dengan masa pakai material yang lebih lama, menghemat biaya untuk perbaikan/penggantian. Untuk meningkatkan masa pakai, struktur mikro harus diproses dengan BLIPS dalam jumlah besar, yang akan membelokkan atau menumpulkan retakan dengan cara yang lebih baik.