Thermische Stabilität verformungsinduzierter ultrafeinkörniger Werkstoffe (PDF)

Thermische Stabilität verformungsinduzierter ultrafeinkörniger Werkstoffe
Ultrafeinkörnige Materialien zeichnen sich durch verbesserte mechanische Eigenschaften aus. Dieser Vorzug ginge allerdings verloren, wenn bei Herstellung, Verarbeitung oder Anwendung dieser Werkstoffe infolge eines Wärmeeintrages, bspw. beim Fügen, eine Strukturvergröberung einsetzt. Daher ist eine stabile UFG-Mikrostruktur von hohem Interesse für die Anwendung.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Mikrostruktur- und Texturentwicklung von Cu- und Al-Werkstoffen während der ECAP-Verformung und anschließender Glühbehandlung untersucht. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass während der ECAP-Verformung ein ultrafeinkörniges Gefüge in Abhängigkeit vom Material mit einer mittleren Korngröße um 400-500 nm eingestellt werden kann.

Insgesamt wurde aber deutlich, dass selbst bei sehr starker Verformung wie bspw. 12 ECAP-Durchgängen keine Mikrostruktur ohne wesentliche Elemente einer verformten Struktur, wie eine hohe inhomogen verteilte Versetzungsdichte und ein hoher Anteil an Kleinwinkelkorngrenzen, eingestellt werden kann. Das scheinbar ultrafeinkörnige Material neigt daher zwangsläufig zur diskontinuierlichen Rekristallisation. Eine Stabilisierung der Struktur läßt sich daher nur durch Eliminierung der Verformungselemente (Versetzungen, Zellgrenzen) z.B. durch massive Erholung bei Niedrigtemperaturglühungen oder durch Zulegieren mit chemischen Elementen erreichen, die die Wanderung von Korngrenzen stark einschränken. Dabei stellt die Temperaturführung ein wichtiges Steuerungselement für die thermische Stabilität dar, in dem Ausscheidungsprozesse und Erholungsvorgänge gezielt eingesetzt werden können, um die Entfestigung im erheblichen Maße zu beeinflussen. Eine hohe thermische Stabilität ist wiederum eine entscheidende Voraussetzung für potentielle Anwendungen von UFG-Werkstoffen.