Structural Investigation of Size Effects in Plasticity using Indentation Techniques

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Organisationseinheiten

Abstract

Es stellte sich heraus, dass anders als durch die klassische Kontinuums-Plastizitätstheorie vorhergesagt, die plastisch verformte Zone unter Nano-, Mikro-, und Makrohärteeindrücken keine Selbstähnlichkeit zeigt. Vielmehr treten, in Abhängigkeit der Größe der verformten Bereiche, unterschiedliche Deformationsstadien auf. Die Untersuchung von Härteeindruck-Querschnitten mittels Elektronenrückstreutechnik zeigte das Vorhandensein unterschiedlicher charakteristischer Deformationsbereiche. Für große Nanohärteeindrücke treten drei charakteristische Bereiche auf, während die plastisch deformierte Zone sehr kleiner Nanohärteeindrücke aus nur zwei charakteristischen Bereichen besteht. Aufgrund dieser Resultate kann angenommen werden, dass zwischen großen Nanohärteeindrücken und solchen kleiner Tiefe ein Wechsel im Deformationsmechanismus stattfindet. Auch die zusätzlich durchgeführte Analyse der Härtewerte mittels Nix-Gao Modell weist auf solch einen Mechanismuswechsel hin. Um den propagierten Wechsel im Deformationsmechanismus zu erklären, wurden in Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen zwei mögliche Versetzungsanordnungen vorgeschlagen. Die Anordnung für große Nanohärteeindrücke zeigt dabei Ähnlichkeit mit dem Versetzungsaufstau-Modell, welches zur Erklärung des Hall-Petch Effekt herangezogen wird, während die Änderung der Oberfläche bei sehr kleinen Nanohärteeindrücken durch weitreichende Versetzungsschleifen akkomodiert wird. Die Untersuchung der plastischen Zone unter Mikrohärteeindrücken zeigte ebenfalls drei charakteristische Deformationsbereiche. Die Ausdehnung der plastischen Zone, die bei Mikrohärteeindrücken signifikante Orientierungsänderungen aufweist, ist dabei proportional zur Größe der Härteeindrücke. Für Makrohärteeindrücke wurde eine Deformationszone bestehend aus nur zwei charakteristischen Bereichen gefunden. Die Bereiche erinnern stark an jene Struktur, die bei leicht bis mittelstark verformten kubisch-flächenzentrierten Einkristallen reiner Metalle auftritt. Mit zunehmender Last ist die Bildung von Versetzungs-Substrukturen zu beobachten, die zu Orientierungsschwankungen im Mikrometerbereich führen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Größe der Härteeindrücke einen weiten Bereich, der bei der Verformung von Einkristallen auftretenden Strukturentwicklungsstadien, abdeckt. Es scheint als ob sich die Härte mit der Größe des Härteeindrucks, wie die Fließspannung eines Einkristalls mit der sich einstellenden Mikrostruktur, ändert.

Details

Titel in ÜbersetzungStrukturelle Untersuchung des Größeneffekts bei der plastischen Verformung mittels Härteeindruckverfahren
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pippan, Reinhard, Beurteiler A (intern)
  • Clemens, Helmut, Beurteiler B (intern)
StatusVeröffentlicht - 2008