La calidad de los materiales a menudo depende del proceso de fabricación. En fundición y soldadura, por ejemplo, la velocidad a la que se solidifica la fusión y la microestructura resultante de la aleación es importante. También con las espumas metálicas, depende exactamente de cómo la espumaciónel proceso se lleva a cabo. Para comprender completamente estos procesos se requiere una capacidad de detección rápida. Las imágenes tomográficas en 3D más rápidas hasta la fecha se han logrado en la fuente de rayos X BESSY II operada por Helmholtz-Zentrum Berlin.
El Dr. Francisco García-Moreno y su equipo han diseñado un plato giratorio que gira de forma ultraestable alrededor de su eje a una velocidad de rotación constante. Esto realmente depende de la precisión más alta: cualquier giro alrededor del eje de rotación o incluso desviaciones mínimas en la rotaciónla velocidad evitaría el cálculo confiable de la tomografía 3D. Si bien las soluciones disponibles comercialmente que cuestan varios cientos de miles de euros permiten hasta 20 imágenes tomográficas por segundo, los físicos de Berlín pudieron desarrollar una solución significativamente más barata que es aún más rápida ". Mis dos estudiantes de doctoradoen la Technische Universität Berlin produjo los titulares de las muestras en el torno ", dice García-Moreno, quien no solo disfruta de encontrar soluciones a problemas técnicos difíciles, sino que también posee una gran habilidad artesanal. Componentes adicionales fueron producidos en el HZBAdemás, García-Moreno y su colega Dra. Catalina Jiménez ya habían desarrollado ópticas especializadas para el rápidoCámara CMOS durante las etapas preliminares de este trabajo que permite incluso la difracción simultánea.Esto hace posible registrar aproximadamente 2000 proyecciones por segundo, de las cuales se pueden crear un total de 25 imágenes tomográficas tridimensionales.
Como primer ejemplo, el equipo investigó gránulos de aleaciones de aluminio que se convierten en una espuma metálica cuando se calientan. Para hacer esto, montaron una poderosa lámpara infrarroja sobre el granulado de metal para calentar la muestra a aproximadamente 650 grados Celsius. Un tomógrafo 3D completoSe generó una imagen con una resolución espacial de 2,5 micrómetros tamaño de píxel cada 40 milisegundos. Las casi 400 imágenes tomográficas en 3D ahora permiten un análisis detallado y resuelto en el tiempo del proceso tal como ocurrió.
"Queríamos desarrollar una mejor comprensión de cómo se forman los poros en los granos, si también alcanzan las superficies de los gránulos y en qué medida este proceso varía en diferentes gránulos", explica García-Moreno. Es una cuestión de relevancia prácticaeso también es de interés para la industria. Esto se debe a que los gránulos de compuestos metálicos pueden llenar formas complicadas mejor durante la formación de espuma que las espumas fabricadas a partir de un bloque de metal. Sin embargo, la parte moldeada solo podrá resistir el estrés si los granos también se unen estrechamenteuno al otro durante la formación de espuma. Con la tomografía 3D ultrarrápida desarrollada en BESSY II, esto ahora se puede observar con mucha precisión, así como una multitud de otros procesos dinámicos.
Dado que la línea de luz EDDI debe desmontarse para la actualización de BESSY II a BESSY-VSR, García-Moreno se ha puesto en contacto con otras fuentes de rayos X y planea establecer este método en esos lugares.
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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