Analyse der Verformungsmechanismen nanokristalliner Palladium-Gold-Legierungen mittels in-situ Röntgenbeugung und Modellierung der Streuintensitäten

Abstract

Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung des Verformungsverhaltens von nanokristallinem Pd90Au10 in Abhängigkeit von Dehnrate, Spannungszustand und Relaxationszustand, sowie die Identifikation dabei aktiver Plastizitätsmechanismen. Dazu wurden Verformungsexperimente an entsprechend präparierten Shear-Compression-Specimens (SCS) bei verschiedenen Dehnraten durchgeführt, wobei die Verformung mittels optischer Dehnungsmessung erfasst wurde. Simultan dazu wurde die Mikrostruktur mittels Transmissionsröntgenbeugung untersucht. Die Analyse der Röntgendaten erfolgte mittels Whole Powder Pattern Modeling, wodurch eine detaillierte und richtungsabhängige Analyse der Mikrostruktur über die gesamte Verformung hinweg ermöglicht wurde. Zusammen mit den makroskopischen Kraft- und Dehnungsdaten ergibt sich damit eine umfassende sowie durchgängig konsistente Beschreibung des Verformungsverhaltens nanokristalliner Pd90Au10 SCS. In der kristallinen Phase konnten Versetzungsgleiten, Coupling und Kornrotation als aktive und miteinander wechselwirkende Mechanismen gezeigt werden. Zusätzlich sind in den Korngrenzen weitere Plastizitätsmechanismen aktiv, die in Scherprozesse und volumenabbauende Relaxationsprozesse unterschieden werde können. Das gesamte Verformungsverhalten ist das Resultat des Zusammenwirkens und Konkurrierens aller Einzelmechanismen, welches maßgeblich durch Relaxation, Dehnrate, Spannungszustand und Verformungshistorie beeinflusst wird.

The objective of this work was to investigate the deformation behaviour of nanocrystalline Pd90Au10 as a function of strain-rate, stress-state and relaxation-state, and to identify active plasticity mechanisms. Deformation experiments were carried out on accordingly prepared shear-compression-specimens (SCS) at different strain-rates, with the deformation being recorded by optical strain measurement. Simultaneously the microstructure was investigated by transmission X-ray diffraction. The analysis of the X-ray data was performed by Whole Powder Pattern Modeling, which allowed a detailed and directional analysis of the microstructure throughout the entire deformation. Together with the macroscopic force and strain data, this results in a comprehensive and consistent description of the deformation behaviour of nanocrystalline Pd90Au10 SCS. In the crystalline phase, dislocation slip, coupling and grain rotation were shown to be active and interacting mechanisms. In addition, further plasticity mechanisms are active in the grain boundaries, which can be distinguished into shear processes and volume-reducing relaxation processes. The overall deformation behaviour is generated by the interaction and competition of individual mechanisms, which are significantly in uenced by relaxation, strain-rate, stressstate and deformation history.