Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-34297
Titel: Nanokristallines, bimodales und ultrafeinkörniges Nickel – Optimierung der Herstellung, der Stabilität sowie der Charakterisierung von Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften
VerfasserIn: Rathmann, Dominic
Sprache: Deutsch
Erscheinungsjahr: 2020
Freie Schlagwörter: nanokristallin
bimodal
Ermüdungseigenschaften
Elektrodeposition
Nickel
DDC-Sachgruppe: 500 Naturwissenschaften
620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Dokumenttyp: Dissertation
Abstract: Ziel der Arbeit ist die Optimierung der Herstellung und Charakterisierung von nanokristallinem (nc), bimodalem und ultrafeinkörnigem (ufg) Nickel. Die Materialeigenschaften wurden mit Fokus auf der Mikrostruktur, der mechanischen Eigenschaften sowie der thermischen und mechanischen Stabilität untersucht. Das Material wurde mittels gepulster Elektrodeposition hergestellt. Es konnten Schichtdicken bis 2 mm mit sehr homogenen Eigenschaften über die Dicke hergestellt werden. Um die nc Mikrostruktur sowie deren thermische und mechanische Stabilität zu charakterisieren, wurden hochauflösende Messmethoden wie EBSD und TKD im REM verwendet und optimiert. Bimodale und ufg Mikrostrukturen konnten über die Wahl geeigneter Wärmebehandlungsparameter gezielt eingestellt werden. Die mechanische Stabilität wurde insbesondere unter zyklischer Belastung untersucht. Dazu wurde u. a. eine Methode auf Basis der ASTM 674-13 entwickelt, um das Risswachstum zu untersuchen. Die nc Gefüge weisen dabei die besten mechanischen Eigenschaften auf. Mittels Atomsondentomografie konnte die Reduzierung von Festigkeit und Duktilität der bimodalen und ufg Gefüge auf eine Korngrenzenversprödung durch schwefelhaltige Additive und die Wärmebehandlung zurückgeführt werden. Als Konsequenz wurden Ansätze diskutiert und Versuche vorgestellt, um die Stabilität von nc Metallen zu erhöhen. Zu nennen sind hier neben der Verwendung von Additiven ein gezieltes „Grain Boundary Engineering“ oder die Einlagerung von keramischen Nanopartikeln in die metallische Matrix.
The aim of the work is to optimize the production and characterization of nanocrystalline (nc), bimodal and ultrafine grained (ufg) nickel. The material properties have been investigated with focus on microstructure, mechanical properties and thermal and mechanical stability. The material was prepared by pulsed electro deposition. Layer thicknesses up to 2 mm with very homogeneous properties over the thickness have been produced. In order to characterize the nc microstructure as well as its thermal and mechanical stability, high resolution measurement methods such as EBSD and TKD in SEM were used and optimized. Bimodal and ufg microstructures could be specifically adjusted by selecting suitable heat treatment parameters. The mechanical stability was investigated especially under cyclic loading. For this purpose a method based on ASTM 674-13 was developed to investigate crack growth. The nc microstructures show the best mechanical properties. By means of atom probe tomography the reduction of strength and ductility of the bimodal and ufg microstructures could be attributed to grain boundary embrittlement caused by sulfur containing additives and heat treatment. As a consequence, approaches were discussed and experiments were presented to increase the stability of nc metals. In addition to the use of additives, a specific "Grain Boundary Engineering" or the incorporation of ceramic nanoparticles into the metallic matrix should be mentioned here.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291--ds-342979
hdl:20.500.11880/31744
http://dx.doi.org/10.22028/D291-34297
Erstgutachter: Motz, Christian
Tag der mündlichen Prüfung: 24-Jun-2021
Datum des Eintrags: 9-Sep-2021
Fakultät: NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät
Fachrichtung: NT - Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Professur: NT - Prof. Dr. Christian Motz
Sammlung:SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes

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