Citra 3D Revolusioner Ungkap Retakan Tersembunyi pada Logam Berbasis Nikel

• Pertama kalinya, peneliti mengembangkan teknik untuk menangkap citra 3D retakan mikroskopik pada logam berbasis nikel yang disebabkan oleh paparan hidrogen atau air.
• Ini akan membantu insinyur mengembangkan mikrostruktur dengan umur material yang lebih lama, menghemat biaya perbaikan dan penggantian.

Retakan mikro pada logam tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi dapat meluas ke wilayah lain ketika terpapar hidrogen atau air, yang mengakibatkan masalah serius di pembangkit listrik nuklir, elektrokimia, teknologi penyimpanan hidrogen, dan struktur seperti jembatan dan gedung bertingkat.

Biasanya, kerapuhan hidrogen (HE) pada logam ditandai dengan fraktur tidak terduga dan kehilangan duktilitas yang menyebabkan spektrum kegagalan material yang semakin luas. Karena intensitas HE meningkat seiring kekuatan logam, logam canggih (seperti logam berbasis nikel) lebih rentan terhadap HE. Untuk memprediksi dan mencegah HE, seseorang perlu memiliki pengetahuan mendetail tentang asal usul fisiknya.

Baru-baru ini, peneliti dari MIT dan LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) mengembangkan teknik untuk menangkap citra tiga dimensi retakan mikroskopik pada logam yang disebabkan oleh kerapuhan hidrogen. Citra ini dapat digunakan untuk mendeteksi batas biji yang berbeda atau orientasi struktur mikroskopik yang dapat mengalihkan retakan dan mencegah kerusakan yang dibantu hidrogen atau air.

Bagaimana Mereka Melakukannya?

Teknik baru – pemetaan mikrostruktur 3D — bergantung pada metode difraksi X dan tomografi berbasis sinkrotron untuk menganalisis retakan logam nikel yang disebabkan oleh hidrogen/air.

Jika Anda ingin menganalisis dengan tepat bagaimana retakan logam menyebar, Anda perlu mensimulasikan masalah dalam tiga dimensi. Juga, Anda perlu memiliki cukup data tentang morfologi retakan dan hubungannya dengan mikrostruktur.

Untuk melakukan evaluasi non-destruktif, para penulis memancarkan sinar X intensitas tinggi pada logam nikel yang retak. Mereka menempatkan kamera untuk menangkap semua sinar yang ditransmisikan dan difraksi. Kemudian mereka menguji ratusan ribu orientasi struktur mikroskopik dan memeriksa jutaan titik.

Referensi: Nature Communications | doi:10.1038/s41467-018-05549-y | LLNL

Kredit citra: Dharmesh Patel / Texas A&M University

Dengan menyelaraskan data dengan model fisik, mereka mengubah titik difraksi menjadi citra mikrostruktur tiga dimensi. Citra 3D ini menunjukkan jenis batas biji apa yang dapat menyelidiki retakan, dan hasilnya menunjukkan bahwa BLIPS (batas dengan datar indeks rendah) tahan terhadap kerusakan.

Manfaatnya Apa?

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

Secara lebih spesifik, ini dapat meningkatkan prediksi respons mekanis logam HE. Batas biji yang berdampak buruk dapat diproses saat merancang logam untuk menambahkan hambatan bagi retakan dan menghentikan pertumbuhannya.

Baca: AI Dapat Mengidentifikasi dan Menganalisis Cacat di Reaktor Nuklir

Selanjutnya, data yang diperoleh dari citra 3D akan membantu insinyur mengembangkan mikrostruktur yang efektif dengan umur material yang lebih lama, menghemat biaya perbaikan/penggantian. Untuk meningkatkan umur, mikrostruktur harus diproses dengan jumlah besar BLIPS, yang akan menempatkan atau menumpuk retakan dengan cara yang lebih baik.