TY - THES

T1 - Mikrobiegeversuche am PicoIndenter 85

AU - Reisinger, Michael

N1 - gesperrt bis null

PY - 2014

Y1 - 2014

N2 - Ultrafeinkörnige (UFG) Materialen sind polykristalline Werkstoffe mit einer Korngröße im Bereich von 100nm – 1µm. Durch deren feinkörniges Gefüge weisen sie ein einzigartiges Eigenschaftsprofil auf, und gewinnen zunehmend an Bedeutung. Besonders hervorzuheben sind die hohen Festigkeitswerte, die einer vergleichsweise hohen Duktilität gegenüberstehen. Da viele Bauteile im Alltag dynamisch beansprucht werden, sind neben den statisch mechanischen Eigenschaften auch die Ermüdungseigenschaften für deren Anwendbarkeit entscheidend. UFG Materialen können mittels diverser SPD (engl.: Sever Plastic Deformation) Verfahren hergestellt werden. Dabei wird das Ausgangsmaterial zu großen Scherdehnungen hochverformt. Da während der Umformung viele Defekte (Versetzungen und Korngrenzen) eingebracht werden, ist die Mikrostruktur in einem metastabilen Zustand. Durch zyklische Belastung kann es zu Strukturänderungen kommen, was sich in einer Abnahme der Ermüdungsfestigkeit wiederspiegelt. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde mittels HPT (engl. High Pressure Torsion) hergestelltes ufg Kupfer in situ am PicoIndenter PI85 der Firma Hysitron auf seine Ermüdungseigenschaften untersucht. Dieses Gerät hat ein nominelles Kraftauflösungsvermögen von 3nN, sodass bereits durch geringe Strukturänderungen hervorgerufene Entfestigungen im Spannungs-Dehnungsdiagramm erkannt werden können. Da dieses Gerät zum ersten Mal für Versuche mit zyklischer Wechsellast verwendet wurde, liegt ein Schwerpunkt dieser Arbeit bei der Entwicklung der Versuchsmethodik. So wurden Biegebalken aus ufg OFHC Kupfer mit unterschiedlichen Dimensionen hergestellt und zyklisch getestet. Zudem wurden unterschiedliche Regelparameter und Geräteeinstellungen ausgetestet. Mit all diesen Informationen konnte die Versuchsführung optimiert werden. Auf diese Weise konnten Strukturuntersuchungen mittels backscattered electrons, Inlens und Electron Backscatter Diffraction mit den Daten aus den in situ Ermüdungsversuchen verglichen werden. Dabei konnte beobachtet werden, dass zyklische Wechsellast eine Strukturvergröberung durch Korngrenzbewegung verursachen kann.

AB - Ultrafeinkörnige (UFG) Materialen sind polykristalline Werkstoffe mit einer Korngröße im Bereich von 100nm – 1µm. Durch deren feinkörniges Gefüge weisen sie ein einzigartiges Eigenschaftsprofil auf, und gewinnen zunehmend an Bedeutung. Besonders hervorzuheben sind die hohen Festigkeitswerte, die einer vergleichsweise hohen Duktilität gegenüberstehen. Da viele Bauteile im Alltag dynamisch beansprucht werden, sind neben den statisch mechanischen Eigenschaften auch die Ermüdungseigenschaften für deren Anwendbarkeit entscheidend. UFG Materialen können mittels diverser SPD (engl.: Sever Plastic Deformation) Verfahren hergestellt werden. Dabei wird das Ausgangsmaterial zu großen Scherdehnungen hochverformt. Da während der Umformung viele Defekte (Versetzungen und Korngrenzen) eingebracht werden, ist die Mikrostruktur in einem metastabilen Zustand. Durch zyklische Belastung kann es zu Strukturänderungen kommen, was sich in einer Abnahme der Ermüdungsfestigkeit wiederspiegelt. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde mittels HPT (engl. High Pressure Torsion) hergestelltes ufg Kupfer in situ am PicoIndenter PI85 der Firma Hysitron auf seine Ermüdungseigenschaften untersucht. Dieses Gerät hat ein nominelles Kraftauflösungsvermögen von 3nN, sodass bereits durch geringe Strukturänderungen hervorgerufene Entfestigungen im Spannungs-Dehnungsdiagramm erkannt werden können. Da dieses Gerät zum ersten Mal für Versuche mit zyklischer Wechsellast verwendet wurde, liegt ein Schwerpunkt dieser Arbeit bei der Entwicklung der Versuchsmethodik. So wurden Biegebalken aus ufg OFHC Kupfer mit unterschiedlichen Dimensionen hergestellt und zyklisch getestet. Zudem wurden unterschiedliche Regelparameter und Geräteeinstellungen ausgetestet. Mit all diesen Informationen konnte die Versuchsführung optimiert werden. Auf diese Weise konnten Strukturuntersuchungen mittels backscattered electrons, Inlens und Electron Backscatter Diffraction mit den Daten aus den in situ Ermüdungsversuchen verglichen werden. Dabei konnte beobachtet werden, dass zyklische Wechsellast eine Strukturvergröberung durch Korngrenzbewegung verursachen kann.

KW - ultrafine- grained

KW - grain coarsening

KW - fatigue

KW - micromechanics

KW - ultrafeinkörnig

KW - Kornvergröberung

KW - Ermüdung

KW - Mikromechanik

M3 - Diplomarbeit

ER -