Deformation behaviour of hexagonal closed packed zinc and magnesium with reference to size-effect and c/a-ratio

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Organisationseinheiten

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden mikromechanische in situ Zugprüfungen an hexagonal-dichtest gepacktem Zink und Magnesium durchgeführt. Es ist wichtig diese Materialien und ihre speziellen mechanischen Eigenschaften besser zu verstehen, da sie anwendungsrelevant sind, beispielweise für wiederaufladbare Zink-Batterien und biomedizinischen Magnesiumlegierungen, sich aber anders verhalten als kubisch kristallisierte Metalle. In kubischen Materialien haben alle Achsen die gleiche Länge, wohingegen in hexagonalen Kristallen a = b ≠c gilt, wobei das c/a- Verhältnis bestimmend für den Verformungsmechanismus ist. Durch die geringe Anzahl an aktivierbaren Gleitsystemen kann es nämlich zur Bildung von Zwillingen im Material kommen. Ein anderer wichtiger Faktor ist die Größe der Proben, da im Mikrometerbereich ein mechanischer Größeneffekt auftreten kann, welcher wiederum potentiell das Verformungsverhalten beeinflussen könnte. Für die Experimente wurden hochreine (99,999%) Einkristalle verwendet. Diese wurden im fokussierten Ionenstrahl-Mikroskop (Focused-Ion-Beam, FIB) bearbeitet, um besagte miniaturisierte Zugproben mit drei unterschiedlichen Probendimensionen im Bereich von 2 μm bis 6 μm herzustellen. An diesen wurde in einem Rasterelektronenmikroskop (REM) die Zugprüfung in-situ durchgeführt. Dabei wurden die Proben derart orientiert, dass sie entlang der c-Achse, also in [0001]-Richtung, verlängert wurden. Während des Experiments wurden die Kraft und Verschiebung gemessen, woraus danach Spannungs-Dehnungs-Kurve berechnet wurde, sowie kontinuierliche Videos der Probenverformung aufgezeichnet. Im Anschluss wurden die mechanischen und visuellen Ergebnisse ausgewertet und hinsichtlich der vorliegenden Verformungsmechanismen diskutiert. Der Größeneffekt konnte bei beiden Materialien bewiesen werden und auch verschieden Deformationsmechanismen wie zum Beispiel Zwillinge in Zink und Gleitstufen in Magnesium konnten bestimmt werden.

Details

Titel in ÜbersetzungVerformungsverhalten von hexagonal dichtest gepacktem Zink und Magnesium unter Berücksichtigung des Größeneffekts und c/a-Verhältnisses
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung1 Juli 2022
StatusVeröffentlicht - 2022