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Virtual experimental toolbox for 3D/4D recrystallization

Descripción del proyecto

Una nueva caja de herramientas podría arrojar luz sobre el mecanismo de recristalización en materiales

Las técnicas de caracterización microestructural están avanzando, pero siguen presentando una capacidad limitada para explicar el complejo comportamiento de la recristalización. Dicho término hace referencia al proceso por el que los granos deformados de una estructura cristalina se ven reemplazados por granos sin estrés. La cuantificación tridimensional (3D) podría ayudar a desvelar si la inesperada migración del límite de grano está asociada a las variaciones locales de la microestructura deformada. El proyecto VETRex4D, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, tiene como objetivo demostrar que una caja de herramientas experimentales y virtuales para la recristalización 3D/4D podría aportar más información sobre dicha relación. Esta caja de herramientas asociará por primera vez simulaciones cuantitativas de campo de fase con datos experimentales obtenidos mediante microscopia de rayos X en cuatro dimensiones.

Objetivo

Although microstructural characterization techniques are advancing, they are still inadequate to explain the complex behavior of recrystallization: Unexpected local grain boundary migration may relate to local variations in the deformation microstructure, but 3D quantification is needed. Newer studies suggest that residual stress may affect the boundary migration, but consensus is lacking. Additive manufacturing is becoming popular. Here the formation of pores/voids are observed but their effect on boundary migration is totally unexplored. Various processes and materials parameters are coupled and acting simultaneously, their individual effects cannot be separated experimentally. A novel paradigm is required to quantify the above-mentioned new and critical aspects with the larger longer-term goal to improve properties and design novel materials.

I want to show that a virtual experimental toolbox for 3D/4D recrystallization is the way forward to remove the bottleneck. In this toolbox, for the first time ever, quantitative phase-field simulations will be directly coupled with 4D X-ray Microscopy (4DXRM) experimental data. The necessary steps to achieve my goals:
1) Develop expertise in 4DXRM and learn to design the critical experimental studies (supervisor is expert).
2) Develop quantitative 3D phase-field models to capture complex behavior of recrystallization and implementation it in MOOSE Framework software for large-scale simulations (PI is expert)
3) Coupling of 4DXRM data with MOOSE Framework (in collaboration).

The vision is that the newly developed virtual experimental toolbox can be used by experimentalists and scientists in industry with minimal training.

This fellowship is going to make me a unique expert in the field of phase-field model development and experienced in 4DXRM characterization, which will make me employable at leading European research institutions.

Coordinador

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET
Aportación neta de la UEn
€ 207 312,00
Dirección
ANKER ENGELUNDS VEJ 101
2800 Kongens Lyngby
Dinamarca

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Región
Danmark Hovedstaden Københavns omegn
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 207 312,00