Production and characterization of particle-stabilized nanocrystalline Cu for high temperature applications

Titel in Übersetzung: Herstellung und Charakterisierung von teilchenstabilisiertem nanokristallinen Cu für Hochtemperaturanwendungen

Lisa Krämer

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

42 Downloads (Pure)

Abstract

Das Ziel dieser Diplomarbeit ist es nanokristallines Cu für Hochtemperaturanwendungen zu erzeugen indem Cu-Körner durch Partikel stabilisiert werden. Es wurden acht verschieden Materialien mittles High Pressure Torsion (HPT) verformt, ihre Mikrostruktur anhand Rasterelektronenmikroskopie und ihre mechanischen Eigenschaften mittels Härtemessung und Zugversuchen untersucht. Vier dieser Materialien wurden aus Pulver hergestellt (Cu-W, Cu-Y2O3, Cu-Fe und eine reine Cu-Probe), die anderen vier aus industriell hergestelltem Festmaterial (drei W-Cu Proben mit unterschiedlicher Zusammensetzung und ein rein Cu). Durch einen zweistufigen HPT-Prozess bei Pulvern, bzw. eine einfache HPT-Verformung bei Festmaterial, wurde ein sehr feine Mikrostruktur eingestellt, die sich bei höheren Verformungen im Bereich hundert bis einige hundert Nanometer befindet. Zusätzlich wurde bei erhöhten Temperaturen HPT-verformt und die Auswirkungen auf Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften untersucht. Um die Temperaturstabilität der Materialien vergleichen zu können, wurden Glühversuche im Vakuumofen und mittels induktiver Heizung durchgeführt. Dabei kam es bei den aus Pulver hergestellten Materialien nicht nur zu Kornwachstum der Cu-Matrix, sondern auch zu Porenbildung. Diese war besonders stark bei rein Cu, Cu-Y2O3 und niedrig verformten Cu-W. Ansonsten konnte höher verformtes Cu-W durch seine Temperaturestabilität bis zu 810 ◦C überzeugen, genauso wie die Proben aus industriell erzeugten W-Cu, für die bereits wenig Verformung ausreichend war. Allerdings verringerte bei Zugversuchen die Beimengung von W und Y2O3 die Duktilität und Agglomerate, bei den aus Pulver erzeugten Proben, führten bereits früh zum Bruch. Bei den W-Cu Proben war außerdem die Oberflächenqualität der Zugproben von großer Bedeutung, da Oberflächenfehler einen frühzeitigen Bruch hervorriefen. Nur Fe beeinflusste das Zugverhalten positiv und mit der richtigen Wärmebehandlung konnten sogar ähnliche Bruchdehungen bei höherer Festigkeit wie beim Cu-Festmaterial erreicht werden.
Titel in ÜbersetzungHerstellung und Charakterisierung von teilchenstabilisiertem nanokristallinen Cu für Hochtemperaturanwendungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Wurster, Stefan, Mitbetreuer (intern)
  • Pippan, Reinhard, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung4 Apr. 2014
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2014

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • High Pressure Torsion
  • HPT
  • Severe Plastic Deformation
  • SPD
  • nanokristallin
  • teilchenstabilisiert
  • Cu
  • Kupfer
  • W
  • Wolfram
  • Yttriumoxid
  • Fe
  • Eisen
  • Hochtemperaturanwendungen
  • mechanische Eigenschaften

Dieses zitieren