Mechanical behaviour of ultrafine-grained nickel: The role of purity and strain path

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Organisationseinheiten

Abstract

Die vorliegende Arbeit widmet sich der mechanischen Charakterisierung von hochverfomten Metallen, welche durch ihre außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften große Beachtung gefunden haben. In den letzten Jahren lag ein großer Forschungsschwerpunkt im Verständnis der Kornfeinungsprozessse, wobei diese zumeist an elementaren Reinmetallen untersucht wurden. Selbst hochreine Metalle besitzen kleinste Mengen von Verunreinigungen und keine Arbeit hat bisher deren mögliche Auswirkung auf die Mikrostruktur bzw. deren Eigenschaften untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurde systematisch der Einfluss von verschiedenen Verunreinigungsgehalten und unterschiedlichen Umformparametern (Temperatur, Druck, Dehnratengeschwindigkeit, Dehnpfad, etc. ) in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften untersucht. Als Modellmaterial wurde Nickel (>99.5 wt%) gewählt, welches ein „Standard“ Modellmaterial im Bereich der Hochverformung ist. Die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften erfolgte durch Mikro - Härteprüfung bzw. Zugversuche. Einige, zum Teil sehr überraschende Ergebnisse dieser Arbeit sind wie folgt: Die Zugfestigkeit kann durch die Beigabe von 0.06 wt% Kohlenstoff von 1000 MPa auf 1700 MPa erhöht werden, ohne dabei negative Auswirkungen auf die Duktilität zu haben. Das Vorhandensein von Einschlüssen hat keine negative Auswirkung auf die Zugfestigkeit, jedoch sind diese maßgebend für die Duktilität. Einschlussfreie Zugproben zeigen einen idealen Duktilbruch, während Proben mit Einschlüssen einen duktilen Teller – Tassenbruch ausbilden. Das Kornaspektverhältnis hat einen minimalen Einfluss auf die Zugfestigkeit jedoch nicht auf die Duktilität. Die derzeitige Limitierung der herstellbaren Probenvolumina macht eine Verwendung von normgerechten Probengeometrien nach ISO bzw. ASTM unmöglich. Diese experimentellen Unsicherheiten aufgrund der fehlenden Standardisierung von Probengeometrie, Probenherstellung und Prüfung macht einen Ergebnisvergleich zwischen den unterschiedlichen Forschungsgruppen sehr schwierig bis unmöglich. Aus diesem Grund wurde eine neue Probenfertigung, basierend auf dem Rundschleifverfahren, entwickelt. Mittels dieser neuen Probenschleifmaschine können Probendurchmesser von 3 mm bis 100µm in höchster Präzision gefertigt werden. Zusätzlich wurde ein videobasiertes, kontaktfreies und probenbezogenes Längenmesssystem entwickelt. Dieses Verfahren benötigt keine zusätzliche Applizierung von Markern auf der Probe und verwendet stattdessen die Probenkontur als Referenzmarke. Außerdem bietet das neue Testsetup die Möglichkeit wahre Spannungs- und wahre Dehnungskurven zu ermitteln.

Details

Titel in ÜbersetzungMechanische Eigenschaften von hochverformtem, nanokristallinem Nickel: Der Einfluss von Reinheit und Verformungspfad
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2012