Studio tomografico a raggi X dei materiali in situ

Titolo originale:

In-Situ X-ray Tomographic Study of Materials

Contenuto del libro:

Questo libro illustra le entusiasmanti possibilità offerte dalla tomografia computerizzata a raggi X (TC) per seguire il comportamento dei materiali in condizioni il più possibile simili a quelle che si verificano durante la loro fabbricazione o in esercizio. I capitoli scientifici selezionati per questo libro descrivono i risultati ottenuti utilizzando dispositivi di sincrotrone o di laboratorio durante esperimenti in situ o ex situ.

Caratterizzano microstrutture su scale di lunghezza che vanno da decine di nanometri a poche decine di micrometri. In questa raccolta, la tomografia computerizzata a raggi X illumina le proprietà meccaniche dei materiali ingegneristici, come le leghe di alluminio o magnesio, l'acciaio inossidabile, l'alluminio, i compositi polimerici o le schiume ceramiche. In questi esperimenti, la tomografia computerizzata è in grado di visualizzare e quantificare i danni che si verificano durante le prove di trazione, compressione, indentazione o fatica.

Naturalmente, la tomografia a raggi X può illuminare la struttura e il comportamento dei materiali naturali.

In questo caso viene applicata alle ossa o alla neve naturale per studiarne il comportamento meccanico, oltre che ai materiali del settore agroalimentare. La sua versatilità è esemplificata dalle analisi di argomenti diversi come la rimozione dell'olio d'oliva dalle spugne da cucina mediante spremitura e risciacquo, o l'effetto delle variazioni di temperatura sulla struttura del gelato.

Alcuni capitoli si concentrano sui cambiamenti che si verificano nel tempo, a diverse temperature, livelli di umidità, pressione, come nel caso dei trattamenti termici delle leghe di alluminio, dell'invecchiamento del calcestruzzo o dei processi di schiumatura della ceramica. In risposta alle sfide del cambiamento climatico, le attività di ricerca sulle batterie si sono intensificate. La natura non distruttiva e tridimensionale della tomografia computerizzata a raggi X l'ha resa uno strumento molto prezioso per monitorare la loro evoluzione durante i cicli di carica e scarica, come illustrato da alcuni contributi.

Vengono trattate anche questioni relative allo sviluppo tecnico della TC, ad esempio la TC elicoidale, la tomografia a contrasto di diffrazione o l'uso di agenti di contrasto. Vengono inoltre discussi gli effetti indotti dall'esposizione dei materiali alle radiazioni radioattive. Infine, vengono trattati gli aspetti relativi alla post-elaborazione (ad esempio, le procedure per migliorare la ricostruzione dei campioni che si muovono durante i test in situ) e all'analisi dei dati (ad esempio, l'applicazione della correlazione digitale dei volumi (DVC), l'analogo 3D della correlazione digitale delle immagini (DIC), e il confronto tra gli esperimenti in situ e le simulazioni agli elementi finiti).

Nel complesso, questi studi mostrano l'arte di ciò che è possibile, i modi per migliorare ulteriormente i metodi esistenti e le possibilità per il futuro in relazione allo studio tomografico a raggi X in situ dei materiali.