Recovery phenomena in severely deformed metals

Titel in Übersetzung: Erholungsphänomäne in hochverformten Metallen

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Methoden der Hochverformung haben in den letzten Jahrzehnten enormes Interesse der Grundlagenforschung geweckt, da auf diese Weise die Korngrößen in Materialien im Submikro- oder Nanometerbereich eingestellt werden können. Diese feinkörnigen Materialien zeigen gegenüber dem grobkörnigen Ausgangsmaterial bemerkenswerte mechanische aber auch physikalische Eigenschaften wie etwa höchste Festigkeiten oder niedrige Koerzitivfeldstärken. Trotz der unzähligen Studien werden einige Problemstellungen nach wie vor kontrovers diskutiert. Angesichts der vielen Forschungsergebnisse ist es lange bekannt, dass die Kornfeinung während der Hochverformung ab einem gewissen Verformungsgrad stagniert. Die dynamischen Erholungsvorgänge die bei solch hohen Verformungen auftreten sind jedoch noch nicht direkt untersucht worden. Ein Verständnis dieser strukturerhaltenden Mechanismen ist jedoch für Modellierung und Simulation, aber auch für ein gezieltes mikrostrukturelles Design von feinkörnigen Werkstoffen unumgänglich. Neben den ungeklärten dynamischen Erholungsprozessen wurde gezeigt dass im Falle der statischen Erholung hochverformter Materialien bei niedrigen Glühtemperaturen eine Festigkeitssteigerung auftreten kann. Für diese unerwartete Aufhärtung, die nicht zwingend auf die Bildung von Zweitphasen zurückzuführen ist, gibt es unterschiedliche Erklärungsmodelle. Diese Art der Festigkeitssteigerung kann aber nicht generell bei allen hochverformten Strukturen beobachtet werden. Die Verbindung für beide relativ neue Grundlagenforschungsgebiete liegt jeweils in metastabilen bzw. höherenergetischen Zuständen von Korngrenzen. Im dynamischen Fall, also während der Verformung, führt dies zu einem strukturerhaltenden Prozess, im Falle der Glühung zu einer Festigkeitssteigerung während der Erholung. Mit einer Splitprobentechnik wurde erstmals gezeigt, welche dynamischen Erholungsmechanismen bei hohen Umformgraden ablaufen und so ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Kornfeinung und Strukturerhaltung ermöglichen. Mit der gewählten experimentellen Methode war es möglich mikrostrukturelle Veränderungen direkt mit Elektronenrückstreubeugung zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass die Bewegung von Korngrenzen den dominierenden Erholungsmechanismus darstellt und ein dynamisches Gleichgewicht während der Verformung ermöglicht. Weiters wurde mit einem ähnlichen Experiment nachgewiesen, dass Korngrenzbewegungsprozesse nicht nur nach sehr hohen plastischen Verformungen auftreten, sondern auch nach einem Wechsel des Verformungspfades. Elektronenrückstreubeugung machte es möglich die Orientierung der Körner, deren Korngrenzen sich bewegen zu ermitteln und die dahinterstehende Treibkraft abzuschätzen. Für ein generelles Verständnis, warum statische Erholung in manchen Fällen zu Festigkeitssteigerungen führen kann, wurde eine umfassende, experimentelle Studie an mehreren hochverformten Reinmetallen, deren Legierungen und einem austenitischen Stahl durchgeführt. Der Einfluss möglicher Korngrenzensegregate zur Festigkeitssteigerung wurde an ausgewählten Proben mittels Atomsondenmessungen untersucht. Die Ergebnisse zeigten deutlich, dass für eine weitere Festigkeitssteigerung von hochverformten Strukturen während einer Glühbehandlung die Korngröße unter einem gewissen Limit liegen muss. Unter dieser Grenzkorngröße konnte eine korngrößenabhängige Aufhärtung beobachtet werden.
Titel in ÜbersetzungErholungsphänomäne in hochverformten Metallen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pippan, Reinhard, Beurteiler A (intern)
  • Clemens, Helmut, Beurteiler B (extern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2015

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Hochverformung
  • Erholung
  • steady-state
  • Korngrenzbewegung
  • Festigkeitssteigerung

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