High energy x-ray characterization methods hold great potential for gaining insight into the behavior of materials and providing comparison datasets for the validation and development of mesoscale modeling tools. A suite of techniques have been developed by the x-ray community for characterizing the 3D structure and micromechanical state of polycrystalline materials; however, combining these techniques with in situ mechanical testing under well characterized and controlled boundary conditions has been challenging due to experimental design requirements, which demand new high-precision hardware as well as access to high-energy x-ray beamlines. We describe the design and performance of a load frame insert with a rotational and axial motion system that has been developed to meet these requirements. An example dataset from a deforming titanium alloy demonstrates the new capability.
REFERENCES
1.
P. R.
Dawson
, Int. J. Solids Struct.
37
, 115
(2000
).2.
F.
Roters
, P.
Eisenlohr
, L.
Hantcherli
, D. D.
Tjahjanto
, T. R.
Bieler
, and D.
Raabe
, Acta Mater.
58
, 1152
(2010
).3.
D. L.
McDowell
, J. H.
Panchal
, H. J.
Choi
, C. C.
Seepersad
, J. K.
Allen
, and F.
Mistree
, Integrated Design of Multiscale, Multifunctional Materials and Products
(Butterworth-Heinemann
, Burlington, MA
, 2010
).4.
Computational Methods for Microstructure-Property Relationships
, edited by S.
Ghosh
and D.
Dimiduk
(Springer
, New York
, 2011
).5.
R.
Pokharel
, J.
Lind
, A. K.
Kanjarla
, R. A.
Lebensohn
, S. F.
Li
, P.
Kenesei
, R. M.
Suter
, and A. D.
Rollett
, Annu. Rev. Condens. Matter Phys.
5
, 317
(2014
).6.
J. C.
Schuren
, P. A.
Shade
, J. V.
Bernier
, S. F.
Li
, B.
Blank
, J.
Lind
, P.
Kenesei
, U.
Lienert
, R. M.
Suter
, T. J.
Turner
, D. M.
Dimiduk
, and J.
Almer
, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci.
19
, 235
(2015
).7.
G.
Winther
, L.
Margulies
, S.
Schmidt
, and H. F.
Poulsen
, Acta Mater.
52
, 2863
(2004
).8.
S. R.
Kalidindi
, A.
Bhattacharyya
, and R. D.
Doherty
, Proc. R. Soc. A
460
, 1935
(2004
).9.
A.
Musienko
, A.
Tatschl
, K.
Schmidegg
, O.
Kolednik
, R.
Pippan
, and G.
Cailletaud
, Acta Mater.
55
, 4121
(2007
).10.
E.
Heripre
, M.
Dexet
, J.
Crepin
, L.
Gelebart
, A.
Roos
, M.
Bornert
, and D.
Caldemaison
, Int. J. Plast.
23
, 1512
(2007
).11.
Z.
Zhao
, M.
Ramesh
, D.
Raabe
, A. M.
Cuitino
, and R.
Radovitzky
, Int. J. Plast.
24
, 2278
(2008
).12.
L.
St-Pierre
, E.
Heripre
, M.
Dexet
, J.
Crepin
, G.
Bertolino
, and N.
Bilger
, Int. J. Plast.
24
, 1516
(2008
).13.
A. J.
Beaudoin
, M.
Obstalecki
, R.
Storer
, W.
Tayon
, J.
Mach
, P.
Kenesei
, and U.
Lienert
, Modell. Simul. Mater. Sci. Eng.
20
, 024006
(2012
).14.
P. A.
Shade
, M. A.
Groeber
, J. C.
Schuren
, and M. D.
Uchic
, Integr. Mater. Manuf. Innov.
2
, 5
(2013
).15.
T. J.
Turner
, P. A.
Shade
, J. C.
Schuren
, and M. A.
Groeber
, Modell. Simul. Mater. Sci. Eng.
21
, 015002
(2013
).16.
H.
Lim
, J. D.
Carroll
, C. C.
Battaile
, T. E.
Bucheit
, B. L.
Boyce
, and C. R.
Weinberger
, Int. J. Plast.
60
, 1
(2014
).17.
C. C.
Tasan
, M.
Diehl
, D.
Yan
, C.
Zambaldi
, P.
Shanthraj
, F.
Roters
, and D.
Raabe
, Acta Mater.
81
, 386
(2014
).18.
M. P.
Miller
and P. R.
Dawson
, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci.
18
, 286
(2014
).19.
C.
Zhang
, H.
Li
, P.
Eisenlohr
, W.
Liu
, C. J.
Boehlert
, M. A.
Crimp
, and T. R.
Bieler
, Int. J. Plast.
69
, 21
(2015
).20.
H.
Abdolvand
, M.
Majkut
, J.
Oddershede
, S.
Schmidt
, U.
Lienert
, B. J.
Diak
, P. J.
Withers
, and M. R.
Daymond
, Int. J. Plast.
70
, 77
(2015
).21.
H. F.
Poulsen
, Three-Dimensional X-Ray Diffraction Microscopy: Mapping Polycrystals and their Dynamics
(Springer
, Berlin
, 2004
).22.
U.
Lienert
, S. F.
Li
, C. M.
Hefferan
, J.
Lind
, R. M.
Suter
, J. V.
Bernier
, N. R.
Barton
, M. C.
Brandes
, M. J.
Mills
, M. P.
Miller
, B.
Jakobsen
, and W.
Pantleon
, JOM
63
, 70
(2011
).23.
H. F.
Poulsen
, J. Appl. Crystallogr.
45
, 1084
(2012
).24.
H. F.
Poulsen
, S. F.
Nielsen
, E. M.
Lauridsen
, S.
Schmidt
, R. M.
Suter
, U.
Lienert
, L.
Margulies
, T.
Lorentzen
, and D. J.
Jensen
, J. Appl. Crystallogr.
34
, 751
(2001
).25.
L.
Margulies
, T.
Lorentzen
, H. F.
Poulsen
, and T.
Leffers
, Acta Mater.
50
, 1771
(2002
).26.
J.
Oddershede
, S.
Schmidt
, H. F.
Poulsen
, H. O.
Sorensen
, J.
Wright
, and W.
Reimers
, J. Appl. Crystallogr.
43
, 539
(2010
).27.
J. V.
Bernier
, N. R.
Barton
, U.
Lienert
, and M. P.
Miller
, J. Strain Anal. Eng. Des.
46
, 527
(2011
).28.
R. M.
Suter
, D.
Hennessy
, C.
Xiao
, and U.
Lienert
, Rev. Sci. Instrum.
77
, 123905
(2006
).29.
S. F.
Li
and R. M.
Suter
, J. Appl. Crystallogr.
46
, 512
(2013
).30.
P. J.
Withers
and M.
Preuss
, Annu. Rev. Mater. Res.
42
, 81
(2012
).31.
B. E.
Blank
, J.
Schuren
, P.
Shade
, and T.
Turner
, U.S. patent application 14/461,582 (18 August 2014
).32.
33.
H. G.
Brokmeier
, U.
Zink
, T.
Reinert
, and W.
Murach
, J. Appl. Crystallogr.
29
, 501
(1996
).34.
J. C.
Schuren
, M. P.
Miller
, and A.
Kazimirov
, Exp. Mech.
52
, 461
(2012
).35.
H. A.
Bale
, A.
Haboub
, A. A.
MacDowell
, J. R.
Nasiatka
, D. Y.
Parkinson
, B. N.
Cox
, D. B.
Marshall
, and R. O.
Ritchie
, Nat. Mater.
12
, 40
(2013
).36.
S. F.
Li
, J.
Lind
, C. M.
Hefferan
, R.
Pokharel
, U.
Lienert
, A. D.
Rollett
, and R. M.
Suter
, J. Appl. Crystallogr.
45
, 1098
(2012
).37.
J.
Lind
, S. F.
Li
, R.
Pokharel
, U.
Lienert
, A. D.
Rollett
, and R. M.
Suter
, Acta Mater.
76
, 213
(2014
).38.
H. M.
Reiche
, S. C.
Vogel
, P.
Mosbrucker
, E. J.
Larson
, and M. R.
Daymond
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 053901
(2012
).39.
M.
Hoelzel
, W. M.
Gan
, M.
Hofmann
, C.
Randau
, G.
Seidl
, Ph.
Juttner
, and W. W.
Schmahl
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
711
, 101
(2013
).40.
P.
Wyss
, P.
Thurner
, R.
Bronnimann
, U.
Sennhauser
, M.
Stampanoni
, R.
Abela
, and R.
Muller
, Rev. Sci. Instrum.
76
, 076106
(2005
).41.
W.
Xu
, K.
Lauer
, Y.
Chu
, and E.
Nazaretski
, J. Synchrotron Radiat.
21
, 1367
(2014
).42.
H.
Sharma
, R. M.
Huizenga
, and S. E.
Offerman
, J. Appl. Crystallogr.
45
, 705
(2012
).43.
D. H.
Lassila
, M. M.
LeBlanc
, and G. J.
Kay
, J. Eng. Mater. Technol.
124
, 290
(2002
).44.
P. A.
Shade
, R.
Wheeler
, Y. S.
Choi
, M. D.
Uchic
, D. M.
Dimiduk
, and H. L.
Fraser
, Acta Mater.
57
, 4580
(2009
).45.
R. V.
Jones
and I. R.
Young
, J. Sci. Instrum.
33
, 11
(1956
).46.
C.
Wenjie
, L.
Wei
, and Y.
Guilin
, in 11th International Conference on Control Automation Robotics Vision
(IEEE
, 2010
), p. 1755
.47.
U.
Lienert
, M. C.
Brandes
, J. V.
Bernier
, J.
Weiss
, S. D.
Shastri
, M. J.
Mills
, and M. P.
Miller
, Mater. Sci. Eng. A
524
, 46
(2009
).48.
M. C.
Brandes
, M. J.
Mills
, and J. C.
Williams
, Metall. Mater. Trans. A
41
, 3463
(2010
).49.
J.
Kwon
, M. C.
Brandes
, P.
Sudharshan Phani
, A. P.
Pilchak
, Y. F.
Gao
, E. P.
George
, G. M.
Pharr
, and M. J.
Mills
, Acta Mater.
61
, 4743
(2013
).50.
P.
Dawson
, D.
Boyce
, S.
MacEwen
, and R.
Rogge
, Metall. Mater. Trans. A
31
, 1543
(2000
).51.
M.
Guizar-Sicairos
, S. T.
Thurman
, and J. R.
Fienup
, Opt. Lett.
33
, 156
(2008
).52.
E. S.
Fisher
and C. J.
Renkin
, Phys. Rev.
135
, 482
(1964
).53.
J. C.
Schuren
and M. P.
Miller
, J. Strain Anal. Eng. Des.
46
, 663
(2011
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
