In-situ hög-energi synkrotron röntgenkristallografi av laserbearbetning

Viktiga resultat som projektet gav

Värmebehandlingar med laserstrålar med korta termiska cykler orsakar fasomvandlingar i stål. De resulterande mikrostrukturerna avviker från fasomvandlingen vid typiska termiska cykler som är längre. Syftet med projektet var därför att observera och förklara dynamiken i fasomvandlingen i stål under korta värmebehandlingar med laserstrålen med hjälp av synkrotronröntgenstrålar. Resultaten av projektet kan användas för att skräddarsy mikrostrukturer på en avancerad nivå genom laservärmebehandling.

Långsiktiga effekter som förväntas

Insamlade diffraktionsdata innehåller information om förändringar i materialets kristallstruktur över tid under laserstrålning med korta pulslängder. Det konstaterades att diffraktionstopparna försköts mot högre värden under strålningstiden. En kraftig förskjutning observerades nära ytan och förskjutningen minskade med djupet. Detta beteende tyder på spänningar i kristallstrukturen under processen, vilket är relaterat till materialets värmeledningsförmåga.

Upplägg och genomförande

Rekonstruktion av kristallstrukturen utförs från varje diffraktionsdatapunkt som samlas in över tiden under laserstrålning. Det spelades in 250 bilder per sekund, och varje bild innehåller informationen vid den specifika tidpunkten. Rekonstruktionerna används sedan för att identifiera start- och sluttemperaturer för fasomvandlingarna. Olika processförhållanden testades, vilket gör det möjligt att förklara hur processparametrarna och legeringselementen påverkar dynamiken i kristallstrukturen.