İmge korelasyonu ve kristal yönü belirlemeleri ile tanecik gerinim alanlarının istatiksel analizi

Metalik polikristaller, mühendislik malzemelerinin yaygın formu olup, anizotropik tanelerden oluşan karmaşık kompozitleridir. Bu tür malzemeler için, taneler arası ölçeklerde mekanik cevap veren yüksek sadakatli kristal-plastisite modelleri oluşturma konusunda yoğun bir çaba vardır. Çünkü bu tür modeller aynı malzemenin farklı mikroyapılarını yeni deneyler gerektirmeden yansıtabilir. Tarihsel olarak, büyük hacimli kırınım, bu modellerin doğrulanmasında ana deneysel teknik olmuştur. Ancak yakın zamanda, bir gerçek uzay tekniği olan dijital imge korelasyonu (DIC), in-situ mikroskopi ile birlikte uygulanıp yüksek istatistiksel öneme ve çözünürlüğe sahip büyük veriler oluşturabilmekte ve çok ölçekli modellerin doğrulanabilmesi için fırsat sunmaktadır. Bu tez, optik mikroskopi ile gerçekleştirilen, alan-taramalı yüksek çözünürlüklü bir DIC türünü içermekte olup 1 $\mu$m veri aralığı ile, in-situ ve hassas olarak yüklenen, binlerce taneciği kapsamına alır. Ancak çalışmanın en ayırt edici yönü, tanelerin tek tek gerinim alanlarını ve iç bölgelerini ayırt etmeye izin veren tane maskeleri oluşturmaktır. Bu tanelerin yönelimleri de elektron geri saçınım kırınımı (EBSD) ile önceden belirlenmiştir. Malzeme olarak yüksek saflıkta FCC Nikel, yüksek anizotropi oranı (2.5) nedeniyle tanecikler arasında yüksek gerinim heterojenliği sağlamak için seçilmiştir ve bu da istatistiksel analizin konusu olacaktır. Çalışmanın iki ana hedefinin ilki elastik gerinimlerle ve ikincisi plastik gerinimlerle ilgilidir. İlkinde, elastik gerinimlerin ölçümü (genellikle DIC bunları ölçmek için yeterince duyarlı değildir), tane içi averajlama ile ölçüm hassasiyeti arttırılarak ele alınmaktadır. Kısmi yük boşaltmaları ile taneler için ortalama elastik gerinim ölçümleri yapılıp tanelere ait ortalama gerilme durumunu tahmin eden yöntem sunulmuştur. İkincisi ise, değişken yönelimli ve değişken boyutlu tanelerin plastik gerinim eğilimlerine ait istatistiksel trendleri incelemektedir.