Generation of bulk nanocomposites by severe plastic deformation

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Organisationseinheiten

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist es, stabile nanostrukturierte Werkstoffe und Nanoverbundwerkstoffe mit Hilfe der Hochverformung, welche eine relativ neue Methode auf dem Gebiet der Materialwissenschaften ist, herzustellen. Hauptaugenmerk der Forschung in diesem Gebiet lag in den letzten Jahren darin, ein grundlegendes Verständnis für die Kornfeinung, welche in hochverformten Materialien auftritt, zu gewinnen und die Grenzen der Kornfeinung in einphasigen Materialien aufzuzeigen. Im ersten Kapitel dieser Arbeit wird ein kurzer Einblick in die gängigsten Hochverformungsmethoden gegeben und vor allem jene, welche für Versuche im Rahmen dieser Arbeit verwendet wurden, kurz vorgestellt. Dann wird eine kurze Zusammenfassung über die Hochverformung von einphasigen Materialien gegeben und die wichtigsten Einflussfaktoren auf die dabei auftretende Kornfeinung diskutiert. Weiters wird ein Prozess vorgeschlagen der möglicherweise der Grund für die auftretenden Grenzen in der Kornfeinung in einphasigen Materialien ist. Während in den letzten Jahren über die Hochverformung von einphasigen Materialien viele Studien publiziert wurden, ist die Mikrostrukturänderung von mehrphasigen Materialien während der Hochverformung noch nicht ausreichend erforscht und dokumentiert. Erste Arbeiten über metallische Verbundwerkstoffe (Cu-Cr, Cu-W) wurden bereits durchgeführt, wobei Nanoverbundwerkstoffe mit einer Korngrösse um 10 nm hergestellt werden konnten. Werden die Materialien, welche in den zuvor genannten Verbundwerstoffen vorkommen, einzeln hochverformt, erhält man eine deutlich größere Korngrösse. Hochverformung von Verbundwerkstoffen stellt somit eine neue Möglichkeit dar, Materialien mit nanokristalliner Korngrösse herzustellen und somit die Grenzen der Kornfeinung weiter nach unten zu schieben. Einen kurzen Rückblick über die bisher mit Hochverformung hergestellten Verbundwerkstoffe findet man im ersten Kapitel dieser Arbeit. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neue Methode entwickelt, stabile nanokristalline Materialien herzustellen, indem ein ähnlicher Ansatz wie bei hochverformten Verbundwerstoffen verwendet wurde. Anstelle von massiven Verbundwerkstoffen, werden metallische Pulver konsolidiert und anschliessend hochverformt. Durch die natürliche Oxidschicht auf den Pulverpartikeln können Oxide mit Abmessungen im Nanometerbereich in die später massiven Materialien eingebracht und somit nanokristalline oxid-verstärkte metallische Verbundwerkstoffe hergestellt werden. Aber nicht nur Oxide können verwendet werden um die metallische Matrix zu stabilisieren. Mit Hilfe von Kohlenstoff- Nanopartikeln können nanokristalline, stabile Kupfer und Nickel-Verbundwerkstoffe hergestellt werden. Weiters wurden Pulvermischungen aus verschiedenen Metallpulvern hochverformt um Nanoverbundwerkstoffe herzustellen. Obwohl die Elemente der gewählten Komponenten der Verbundwerkstoffe normalerweise nicht miteinander mischbar sind, wird die Bildung von übersättigten Mischkristallen beobachtet. Nachfolgende Glühbehandlungen führen zu stabilen, nanokristallinen Verbundwerkstoffen mit verbesserter Härte und hoher thermischer Stabilität.

Details

Titel in ÜbersetzungHerstellung von massiven Nanoverbundwerkstoffen mittels Hochverformung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pippan, Reinhard, Beurteiler A (intern)
  • Clemens, Helmut, Beurteiler B (intern)
StatusVeröffentlicht - 2011