Defektanalyse von hochverformten Nanometallen mittels dynamischer Differenzkalorimetrie
Creators: name: Mulalic, Ismar
Publisher: name: (:none)
Year: 2013

description: The microstructure and its evolution are essential for the macroscopic properties of materials, especially when these are processed by methods of Severe Plastic Deformation (SPD) to become ultrafine-grained or nanocrystalline. High pressure torsion represents a method to be particularly suitable to perform systematic investigations of these materials. Differential Scanning Calorimetry (DSC) enables to separate and quantify the lattice defects induced by these extreme deformations.
It is shown that for HPT-deformed Nickel the purity of the material plays an important role for the residual configuration of the produced vacancies. Pinning of vacancies on impurities leads to the formation of vacancy-agglomerates, which anneal at equal temperatures like dislocations.
In HPT-deformed Titanium and Hafnium considerable concentrations of the single and double vacancies have been found after HPT-deformation. Their annealing leads to a massive loss of strength. In this process, the residual defects, vacancy agglomerates and dislocations rearrange and lead to low significant or no effect on strength upon their annealing.
Like in less pure Nickel, in Cobalt the deformation induced vacancies arrange to more sessile agglomerates, which anneal at same temperatures like the produced dislocations.
All materials show static recovery effects after high deformation degrees when the hydrostatic pressure is released. The change of the microstructure is induced by the interaction of vacancies at dislocations and grain boundaries.
description: Die Mikrostruktur und deren Entwicklung sind für die makroskopischen Eigenschaften von Materialien entscheidend. Vor allem wenn diese durch Methoden der „Severe Plastic Deformation“ (SPD) oder ultrahohen plastischen Verformung ultrafeinkörnig oder nanokristallin gemacht werden. „High Pressure Torsion“, also Torsion unter hohem hydrostatischem Druck eignet sich besonders zur systematischen Untersuchung dieser Art von Materialien. Mittels „Differential Scanning Calorimetry“ (DSC) ist es möglich die durch diese Hochverformung eingebrachten Gitterdefekte zu trennen und zu quantifizieren.
Für HPT-verformtes Nickel zeigt sich, dass die Reinheit des Materials eine entscheidende Rolle für verbleibende Konfiguration von Leerstellen spielt. „Pinning“ von Leerstellen an Fremdatomen führt zur Bildung von Leerstellenagglomeraten, die bei gleicher Temperatur wie Versetzungen ausheilen.
In HPT-verformten Titan und Hafnium konnten erhebliche Konzentrationen der Einzel- und Doppelleerstellen nach HPT-Verformung festgestellt werden, welche nach Ausheilung zu einem deutlichen Festigkeitsverlust führen. Dabei ordnen sich die verbleibenden Defekte -Leerstellenagglomerate und Versetzungen- so an, dass nach deren Verlust bei weiterer thermischer Behandlung wenig bis gar keine Festigkeitsänderung feststellbar ist.
In Kobalt dürften sich die verformungsinduzierten Leestellen, wie im unreineren Nickel, zu sesshafteren Leerstellenagglomeraten arrangieren welche dann bei gleicher Temperatur wie die vorhandenen Versetzungen aktiviert werden.
Alle Materialien sind statischen Erholungseffekten bei hohen Verformungsgraden nach Entlasten des hydrostatischen Druckes unterworfen. Die Änderung der Mikrostruktur wird durch Wechselwirkung von beweglich gewordenen Leerstellen mit Versetzungen und Korngrenzen hervorgerufen.