微纳米尺度下晶体材料弹塑性行为的高分辨率EBSD技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51901132
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    施奇伟
  • 依托单位：
    上海交通大学
  • 学科分类：
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The High-Resolution EBSD (HR-EBSD) technique developed in the last decade broadens significantly the horizon of conventional EBSD thanks to its high angular resolution (10-5rad). The present project aims at improving an experimental framework that characterizes the micro/nano-scale elasto-plastic behavior of polycrystalline materials by Integrated-DIC-based HR-EBSD. HR-EBSD measures the elastic deformation gradient tensor and its numerous derivative physical quantities including elastic strain/stress, crystallographic orientation and geometrically necessary dislocation (GND) density. It's planned to i) analyze the noise pattern of experimental electron backscattered patterns (EBSP); ii) adopt the newly proposed Integrated-DIC-based HR-EBSD to improve precision; iii) correlate simulated and experimental EBSPs to measure the absolute stress/strain; iv) propose an iterative algorithm to precisely locate the projection center of EBSP. The whole framework will first be validated on monocrystalline specimens thanks to theoretical solutions, then tested on polycrystalline specimens. Finally, the framework will be applied to composite materials of finer microstructure to test its limit, especially its spatial resolution. The framework will provide rich experimental data about elasto-plastic behavior at micro/nano-scale for the development of crystal plasticity models.
近期兴起的高分辨率EBSD技术有优异的角分辨率(10-5rad)。本项目旨在改善基于全局集成数字图像相干的高分辨率EBSD技术，实现对多晶体材料微纳米尺度弹塑性行为的更好的表征。高分辨率EBSD可探测晶体材料的弹性变形梯度张量及其众多衍生物理量，包括弹性应变/应力、晶向角和几何必需位错(GND)密度。本项目将分析菊池图的噪声，采用最近提出的基于全局集成DIC技术，通过耦合模拟所得与实验测得的菊池图，来探究提高菊池图图案中心精度的方法，并测量样品的绝对应变/应力。该方法将首先在单晶试样上试验，对比测量值和理论值来评估其准确性。其次该方法将在多晶试样上试验，测试其在常规样品上的表征能力。本项目还将拓展高分辨率EBSD的应用范围，借助其高空间分辨率来分析微观结构更为复杂的复合材料的弹塑性行为。本项目将为探究晶体材料微纳米尺度下的弹塑性行为提供丰富的观测数据，为晶体塑性模型的发展提供实验支持。

结项摘要

金属等多晶材料的微观结构决定了其宏观性能，表征微观晶相是材料研究的基础，对材料改进和创新意义重大。电子背散射衍射(EBSD)是常用的基于扫描电镜的晶相表征工具，近期兴起的高分辨率EBSD技术也依赖扫描电镜，仅改进数据处理方法，即可提升角分辨率近百倍至10-5rad。高分辨率EBSD可探测晶体材料的弹性变形梯度张量及其众多衍生物理量，包括相对弹性应变/应力、晶向角和几何必需位错(GND)密度。本项目旨在改进高分辨率EBSD技术，为其预处理和后处理提供实验和理论依据，实现对多晶体材料微纳米尺度弹塑性行为的更好的表征：1本项目从模拟所得的电子衍射标准图案出发，采用最近提出的全局集成配准技术，建立晶向角、投影几何中心等参数与模拟菊池图之间的数学关系，利用高斯-牛顿优化算法，高效地配准模拟与实验菊池图，成功校正投影中心坐标和晶向角等参数，精度分别达到0.4像素和0.0026°，处于业界领先水平。2集成配准技术精度高、效率高，且拓展性强。本项目将多个参数引入集成配准技术，标定晶界处重叠的菊池花样，并可分析不同晶粒对重叠花样的贡献度；校正背散射电子的能量分布和镜头光学畸变，纠正菊池带亮暗不对称性，进一步提升集成配准的精度；以模拟花样为参考，测量样品的绝对应变/应力。3本项目推出的新方法引入了众多的新发展方向，例如精确测量大单晶的晶向，利用EBSD来表征表面粗糙度、亚表面晶界方向、统计存储位错密度等，亦能依赖晶向数据实现塑性应变定量表征，大大提升扫描电镜的使用率和表征能力。本项目实施过程中，新方法在单晶试样上得到了验证，并在更复杂的变形多晶试样上多次试验，还借助其高空间分辨率来分析微观结构更复杂的复合材料的弹塑性行为。本项目为探究晶体材料微纳米尺度下的弹塑性行为提供了丰富的观测数据，为晶体塑性模型的发展提供实验支持。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（5）
Indexation of electron diffraction patterns at grain boundaries
晶界处电子衍射图案的指数化
  • DOI：
    10.1016/j.matchar.2021.111553
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Materials Characterization
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Qiwei Shi;Ying Zhou;Hongru Zhong;Dominique Loisnard;Chengyi Dan;Fengguo Zhang;Zhe Chen;Haowei Wang;Stéphane Roux
  • 通讯作者：
    Stéphane Roux
Residual-based pattern center calibration in high-resolution electron backscatter diffraction
高分辨率电子背散射衍射中基于残差的图案中心校准
  • DOI：
    10.1016/j.micron.2021.103081
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Micron
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Hongru Zhong;Qiwei Shi;Zhe Chen;Chengyi Dan;Shengyi Zhong;Haowei Wang
  • 通讯作者：
    Haowei Wang
Stable perovskite solar cells with 23.12% efficiency and area over 1 cm2 by an all-in-one strategy
稳定%20钙钛矿%20solar%20cells%20with%2023.12%%20效率%20and%20面积%20over%201%20cm2%20by%20an%20一体%20策略
  • DOI：
    10.1007/s11426-022-1244-y
  • 发表时间：
    2022-04
  • 期刊：
    Science China Chemistry
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Hongzhen Su;Xuesong Lin;Yanbo Wang;Xiao Liu;Zhenzhen Qin;Qiwei Shi;Qifeng Han;Yiqiang Zhang;Liyuan Han
  • 通讯作者：
    Liyuan Han
Calibration of crystal orientation and pattern center of EBSD using integrated digital image correlation
使用集成数字图像相关性校准 EBSD 的晶体取向和图案中心
  • DOI：
    10.1016/j.matchar.2021.111206
  • 发表时间：
    2021-08
  • 期刊：
    Materials Characterization
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Q. Shi;D. Loisnard;C. Dan;F. Zhang;H. Zhong;H. Li;Y. Li;Z. Chen;H. Wang;S. Roux
  • 通讯作者：
    S. Roux
Improved high-resolution EBSD analyses by correcting radial distortion of electron diffraction patterns
通过校正电子衍射图案的径向畸变改进高分辨率 EBSD 分析
  • DOI：
    10.1016/j.matchar.2022.112458
  • 发表时间：
    2022-11
  • 期刊：
    Materials Characterization
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Qiwei Shi;Emeric Plancher;Dominique Loisnard;Phani Karamched;Jun Liu;Zhe Chen;Haowei Wang;Stephane Roux
  • 通讯作者：
    Stephane Roux

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

Structural and dynamical properties of heterogeneous solid–liquid Ta–Cu interfaces: A molecular dynamics study
异质固-液 Ta-Cu 界面的结构和动力学特性：分子动力学研究
  • DOI：
    10.1016/j.commatsci.2014.01.028
  • 发表时间：
    2014-04
  • 期刊：
    Computational Materials Science
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    杨贵钦;李金富;施奇伟;孔令体
  • 通讯作者：
    孔令体

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

施奇伟的其他基金

多晶材料微纳尺度高分辨EBSD综合表征技术研究
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    53 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
关闭
close
客服二维码