An Attempt to Create Amorphous Intergranular Films in Nanocrystalline Cu-Zr Using High-Pressure Torsion

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Organisationseinheiten

Abstract

Jüngst wurde gezeigt, dass amorphe Korngrenzfilme (AIF) während einer Wärmebehandlung in nanokristallinen Cu-Zr Mischkristallen durch Segregation von Zirkonium an die Korngrenzen erzeugt werden können. Diese AIF könnten zu einer starken Erhöhung der Duktilität des nanokristallinen Materials führen. Außerdem wurde von einer herausragenden thermischen Stabilität des nanokristallinen Materials bis zu einer homologen Temperatur von über 0,9 berichtet. Dadurch bleibt die nanokristalline Struktur auch während der Wärmebehandlung erhalten. Daher erscheinen AIF als ein interessantes Konzept für Materialien mit sowohl hoher Festigkeit als auch Duktilität. Bisher konnte die Umsetzbarkeit dieses Ansatzes nur für hochenergetisch kugelgemahlenes Pulver und gesputterte Dünnfilme nachgewiesen werden. Ziel dieser Arbeit war es diese Idee auf Massivproben zu übertragen, indem durch das Hochdrucktorsionsverfahren (HPT) aus lichtbogengeschmolzenem Cu-Zr ein an Zirkonium übersättigter Kupfermischkristall erzeugt wird. Hierzu wurden mehrere Prozessparameter variiert und ihr Effekt auf die Mikrostruktur untersucht. Die besten Ergebnisse zur Zwangslösung von Zirkonium wurden bei einem zweistufigen HPT Prozess erreicht. Die Probe wird zunächst bei 300°C umgeformt, um eine Kodeformation von Kupfer und der intermetallischen Phase zu erzielen. Danach erfolgt ein weiterer Umformschritt bei Raumtemperatur. Die angegebene herausragende thermische Stabilität konnte mit keiner der HPT umgeformten Proben reproduziert werden. Kornvergröberung trat in einem Großteil des Probenvolumens auf, noch bevor die nötigen Temperaturen für die Erzeugung der AIF erreicht wurden. Nach der Umformung verbleibende intermetallische Teilchen mit Größen im Nanometerbereich, welche als Keimstellen für die Vergröberung der intermetallischen Phase während der Wärmebehandlung wirken, sowie das Fehlen einer ausreichenden Menge von stabileren Teilchen zur Blockierung der Korngrenzen, könnten dafür verantwortlich sein.

Details

Titel in ÜbersetzungEin Versuch zur Erzeugung amorpher Korngrenzfilme in nanokristallinem Cu-Zr mittels Hochdrucktorsion
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung18 Dez 2020
StatusVeröffentlicht - 2020