TEM investigations on interactions of dislocations with boundaries

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Organisationseinheiten

Abstract

Die mechanischen Eigenschaften von Materialien zeigen eine deutliche Größenabhängigkeit, wenn die Probendimensionen im Bereich weniger Mikrometer oder darunter liegen. Neuartige Methoden zur Durchführung mikromechanischer Druck-, Zug- und Biegeversuche machen es möglich diesen mikromechanischen Größeneffekt, der zu einer Steigerung der Festigkeit mit abnehmender Progengröße führt, zu verstehen. Der Großteil der kommerziell verwendeten Metalle bzw. Legierungen ist jedoch multikristallin, d.h. besteht aus einer Vielzahl einkristalliner Körner. Mikromechanische Methoden ermöglichen es nun miniaturisierte Proben herzustellen, die nur eine einzelne oder mehrere Korngrenzen der gleichen Art beinhalten, um deren Einfluss auf das Verformungsverhalten zu untersuchen. In situ Versuche im Transmissionselektronenmikroskop (TEM) erlauben neben der Aufzeichnung von Kraft-Verschiebungs-Kurven zudem die Beobachtung von Versetzungs-Korngrenzen-Wechselwirkungen. Das Ziel dieser Arbeit ist es den Einfluss von Korngrenzen auf das Verformungsverhalten besser zu verstehen. Dafür wurden miniaturisierte Druckproben unterschiedlicher Größe, von 200 nm bis 7 µm Dicke mittels Rasterionenmikroskop (FIB) hergestellt und in situ im Rasterelektronenmikroskop oder TEM verformt. Bikristalline Proben mit einer Großwinkelkorngrenze parallel zur Druckrichtung zeigen erhöhte Festigkeit, ausgeprägte Verfestigung und schwächer gezahntes Fließverhalten. Druckproben mit einer einzelnen kohärenten Zwillingsgrenze weisen dahingegen ein ähnliches Verformungsverhalten auf wie Einkristalle. In situ Versuche an Proben mit Zwillingsgrenze, die im TEM bzw. Raster-TEM Modus erfolgten, bestätigen diese Ergebnisse und zeigen, dass keine Spannungskonzentrationen im Bereich der Zwillingsgrenze vorhanden sind. Ferner wird eine stochastische Variation der Versetzungsdichte beobachtet aber nie eine vollständige Verarmung an Versetzungen. Weitere Experimente an 1 µm großen Druckproben mit mehreren Zwillingsgrenzen die in einem Winkel zur Druckrichtung liegen, zeigen, dass der Großteil der Verformung parallel zu den Grenzflächen stattfindet.

Details

Titel in ÜbersetzungTEM Untersuchungen zur Wechselwirkung von Versetzungen mit Grenzflächen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2015