The influence of deformation and proton-irradiation on the mechanical behaviour in nano-crystalline stainless steels

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Organisationseinheiten

Abstract

Das steigende Interesse an nanokristallinen Materialien in den letzten Jahren resultiert aus deren außergewöhnlichen mechanischen (z.B. hohe Zugfestigkeiten und Bruchzähigkeiten) und physikalischen (z.B. magnetische) Eigenschaften. Ein oft diskutiertes Phänomen ist das Ansteigen der Härte nach einer kurzen Wärmebehandlung. Dieses Verhalten wird meist dem erhöhten Anteil an Korngrenzen zugeschrieben, welche als Senken für Versetzungsbewegung und diffundierende Elemente dienen. Dadurch wird die Anzahl der mobilen Versetzungen verringert und die Härte erhöht. Bestrahlung führt auch zur Erhöhung der Härte, allerdings aufgrund gegenteiliger Mechanismen, wie der Erzeugung von Defekten (z.B. Versetzungsringe) oder der Verunreinigung durch Fremdatome (z.B. Wasserstoff). Diese Arbeit konzentriert sich auf die Frage ob die Bestrahlung eines Materials der durch Wärmebehandlung reduzierten Versetzungsdichte in nanokristallinem rostfreiem Stahl (Böhler A220) entgegenwirken kann. Um den Einfluss durch bestrahlungsinduzierte Defekte zu untersuchen ohne dabei das Material zu aktivieren, werden Protonen mit einer Energie von 1 MeV verwendet. Dies führt zu einer Eindringtiefe von ca. 6-8 μm. Um die Untersuchung dieser kleinen Volumina zu bewerkstelligen werden mikroskopische Methoden, wie z.B. in-situ Mikrodruckversuche im Rasterelektronenmikroskop und Nanoindentierung herangezogen, welche den Vergleich mechanischer Parameter und Verformungsmechanismen ermöglichen. Um alle Möglichkeiten gegenüberstellen zu können werden sowohl wärmebehandelte als auch nicht wärmebehandelte Proben im bestrahlten und nicht bestrahlten Zustand untersucht. Wir konnten für jeden Materialzustand klare Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften und Verformungsmechanismen nachweisen.

Details

Titel in ÜbersetzungDer Einfluss von Verformung und Protonenbestrahlung auf das mechanische Verhalten von nanokristallinen rostfreien Stählen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung7 Apr. 2017
StatusVeröffentlicht - 2017