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Evaluating crystal-orientation-dependent properties on polycrystalline tungsten: Example oxidation
International Journal of Refractory Metals & Hard Materials ( IF 3.6 ) Pub Date : 2020-01-08 , DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2020.105189
Karsten Schlueter , Martin Balden , Tiago Fiorini da Silva

Various material properties, like oxidation, depend on the surface orientation of crystals. Most evaluations are focused on a few crystal orientations or using single crystals. A software tool written in python is introduced to correlate the thickness of the tungsten (W) oxide layer, i.e., the oxidation rate, and the individual single crystal grains with their surface orientation of polycrystalline W. The results are visualized in an inverse pole figure, which represent the oxidation rates for all crystal orientations. The use of polycrystalline W samples allows to analyze many different crystal orientations in a single experiment. Recrystallized, polished and polycrystalline W samples were pre-characterized using electron backscatter diffraction in a scanning electron microscope (SEM). Subsequently, the samples were oxidized in a thermobalance. A confocal laser scanning microscope was used for measuring the height of the oxide layer, which is scaled to thickness of the oxide layer by using SEM images from focused ion beam prepared cross-sections. Previous data of oxidation of W in the temperature range of 720 K to 870 K were reanalyzed with the new analysis tool. At grain boundaries, the oxidation is influenced by the neighboring grains. To evaluate the magnitude of this effect on the oxidation, samples with different textures were oxidized and evaluated. The results for the different textures agree within the estimated error bars, demonstrating the effectiveness of the automated analysis method. W grains with 〈100〉 surface orientation showed the highest oxidation rate.



中文翻译:

在多晶钨上评估晶体取向依赖性:氧化实例

各种材料特性(例如氧化)取决于晶体的表面方向。大多数评估都集中在一些晶体取向或使用单晶上。引入了用Python编写的软件工具,以将氧化钨(W)的厚度(即氧化速率)与单个单晶晶粒与多晶W的表面取向相关联。结果以反极图形式显示,代表所有晶体取向的氧化速率。使用多晶W样品可以在单个实验中分析许多不同的晶体取向。在扫描电子显微镜(SEM)中使用电子背散射衍射对重结晶,抛光和多晶W样品进行了预表征。随后,样品在热天平中被氧化。共聚焦激光扫描显微镜用于测量氧化物层的高度,通过使用聚焦离子束制备的横截面的SEM图像将其缩放到氧化物层的厚度。使用新的分析工具重新分析了720 K至870 K温度范围内W氧化的先前数据。在晶界处,氧化受到相邻晶粒的影响。为了评估这种对氧化作用的影响程度,对具有不同质地的样品进行了氧化和评估。不同纹理的结果在估计的误差条内吻合,证明了自动分析方法的有效性。表面取向为<100>的W晶粒表现出最高的氧化速率。通过使用聚焦离子束制备的横截面的SEM图像将其缩放至氧化物层的厚度。使用新的分析工具重新分析了W在720 K至870 K温度范围内的氧化数据。在晶界处,氧化受到相邻晶粒的影响。为了评估这种对氧化作用的影响程度,对具有不同质地的样品进行了氧化和评估。不同纹理的结果在估计的误差条内吻合,证明了自动分析方法的有效性。表面取向为<100>的W晶粒表现出最高的氧化速率。通过使用聚焦离子束制备的横截面的SEM图像将其缩放至氧化物层的厚度。使用新的分析工具重新分析了720 K至870 K温度范围内W氧化的先前数据。在晶界处,氧化受到相邻晶粒的影响。为了评估这种对氧化作用的影响程度,对具有不同质地的样品进行了氧化和评估。不同纹理的结果在估计的误差条内吻合,证明了自动分析方法的有效性。表面取向为<100>的W晶粒表现出最高的氧化速率。在晶界处,氧化受到相邻晶粒的影响。为了评估这种对氧化作用的影响程度,对具有不同质地的样品进行了氧化和评估。不同纹理的结果在估计的误差条内吻合,证明了自动分析方法的有效性。表面取向为<100>的W晶粒表现出最高的氧化速率。在晶界处,氧化受到相邻晶粒的影响。为了评估这种对氧化作用的影响程度,对具有不同质地的样品进行了氧化和评估。不同纹理的结果在估计的误差条内吻合,证明了自动分析方法的有效性。表面取向为<100>的W晶粒表现出最高的氧化速率。

更新日期:2020-01-08
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