Analysis of residual stress gradients near material interfaces by neutron diffraction
Project goals
Surface hardening processes like laser peening or case hardening introduce residual stress distributions over an intermediate depth range (ca. 0.1 to 1 mm), which are extremely difficult to study by non-invasive techniques of X-ray and neutron diffraction. Neither X-rays nor neutrons can probe efficiently at such depths because of intensity or resolution limits. At this depth range, neutron measurements are often severely affected by both spatial resolution effects and uncertainty in determination of stress-free states, which can be biased by concentration gradients, inhomogeneous phase composition and related residual micro-strains. If unaccounted for these spurious effects can significantly bias the estimates of real residual stresses, which may result in wrong assessment of structural integrity and lifetime of critical engineering components. The proposed research aims at developing reliable experimental and data analysis methods and software, which permit wider use of non-invasive stress measurements in such sub-surface structures by a broad community of material engineers.
Keywords
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
International projects
Call for proposals
Mezinárodní projekty 11 (SGA0201600003)
Main participants
Ústav jaderné fyziky AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
16-08803J
Alternative language
Project name in Czech
Analýza gradientů zbytkových napětí v blízkosti rozhraní materiálů pomocí neutronové difrakce
Annotation in Czech
pnutí v malé hloubce okolo 0.1 – 1 mm, které je extrémně obtížné měřit neinvasivními metodami rentgenové a neutronové difrakce, a to kvůli omezením daným buď nízkou intenzitou záření, nebo prostorovým rozlišením. V této hloubce je měření s neutrony ovlivněno kombinací efektů prostorového rozlišení a neurčitosti ve stanovení základního stavu bez napětí, který může být ovlivněn koncentračním gradientem, nehomogenitou fázového složení a s ní spojeným vznikem zbytkových mikronapětí. Bez jejich započtení mohou být měření zbytkových pnutí výrazně zkresleny, což může vést k chybnému vyhodnocení strukturální integrity a životnosti kritických konstrukčních součástek. Navrhovaný výzkum má za cíl vyvinout spolehlivou strategii a metody pro difrakční experimenty a analýzu dat, které umožní širší využití neinvazivního měření zbytkových napětí v takovýchto podpovrchových strukturách.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
JG - Metallurgy, metal materials
CEP - secondary branch
JK - Corrosion and material surfaces
CEP - another secondary branch
BM - Solid-state physics and magnetism
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
20501 - Materials engineering
20506 - Coating and films
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
In the frame of the project, application of neutron diffraction for the analysis of residual stress gradients near material interfaces was studied. The goals of the project were fulfilled. The results of the project are concentrated in 4 impacted journal papers.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2016
Realization period - end
Jul 22, 2020
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 26, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP21-GA0-GC-U/03:1
Data delivery date
Jun 29, 2021
Finance
Total approved costs
1,582 thou. CZK
Public financial support
1,582 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
1 582 CZK thou.
Public support
1 582 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JG - Metallurgy, metal materials
Solution period
01. 01. 2016 - 22. 07. 2020