Dipl.-Ing. Matthias Hockauf

Fließspannungsverhalten ultrafeinkörniger Aluminiumwerkstoffe unter besonderer Berücksichtigung der Dehnrate

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Kurzfassung in Deutsch

Aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften haben ultrafeinkörnige Werkstoffe, die aus konventionellen normalkörnigen Halbzeugen über eine extrem große Kaltverformung hergestellt wurden, in den letzten zwei Jahrzehnten zunehmend an Bedeutung erlangt.

In der vorliegenden Arbeit wird das Fließspannungsverhalten eines Reinaluminiumwerkstoffes (EN AW-1070 – Al99,7) und einer ausscheidungshärtbaren Aluminiumlegierung (EN AW-6060 – AlMgSi) mit Korngrößen von bis zu 660 nm und 310 nm in einem weiten Bereich von Dehnungen und Dehnraten analysiert und mit den zzt. existierenden Modellvorstellungen zu den mikrostrukturellen Abläufen in Verbindung gebracht. Um die Voraussetzung zur Herstellung von ultrafeinkörnigen Werkstoffen zu schaffen, wurden mehrere Werkzeugprototypen für die ECAP-Umformung im Labormaßstab entwickelt und erprobt. Die Untersuchungen zum Fließspannungsverhalten erfolgten anhand von Zug- und Druckversuchen über insgesamt sieben Dekaden der Dehnrate bis in den Bereich der hochdynamischen Belastung von 10^3 s^-1. Die Tests zeigen, dass das Fließspannungsverhalten ultrafeinkörniger Aluminiumwerkstoffe vollständig mithilfe der thermisch aktivierbaren Mechanismen erklärbar ist, wobei Ausscheidungen eine wichtige Rolle spielen.

Kurzfassung in Englisch

Because of their exceptional properties ultrafine-grained materials, processed from conventional polycrystalline materials by severe plastic deformation, have gained increasing scientific and industrial interest during the last two decades.

Based on the concept of work-hardening for f.c.c. metals the commercially pure aluminium AA1070 (Al99,7 – soft annealed) and the aluminium alloy AA6060 (AlMgSi – peak aged) were investigated. ECAP was used to introduce very high strains and an ultrafine-grained microstructure with grain sizes down to 660 nm and 310 nm. Subsequently compression and tensile tests were performed in a wide range of strain rates over seven decades up to the range of impact loading of 10^3 s^-1. The results indicate that strain path and the corresponding dislocation structure is important for the post-ECAP yielding and the following hardening response. Furthermore the precipitates of the AA6060 clearly constrain the interactions of dislocations in work-hardening stage III – causing lower strain rate sensitivity. If compared to the AA1070 they avoid hardening in stage V where an additional rate and temperature depending effect contributes – caused by the interaction of deformation induced vacancies and dislocations. The results indicate that the strain-hardening behavior can be described by thermal activated mechanisms.

weitere Metadaten

Titel der Schriftenreihe
(Deutsch)
Schriftenreihe Werkstoffverhalten ; 05
Schlagwörter
ECAE
Schlagwörter
ECAP
Schlagwörter
Equal-Channel Angular Extrusion
Schlagwörter
Equal-Channel Angular Pressing
Schlagwörter
Thermische Aktivierung
Schlagwörter
Verfestigungsrate
SWD SchlagworteDehngeschwindigkeit
SWD SchlagworteDehnungsmessstreifen
SWD SchlagworteDruckversuch
SWD SchlagworteFormänderungsgeschwindigkeit
SWD SchlagworteNanostrukturiertes Material
SWD SchlagworteUltrafeinkorn
SWD SchlagworteUmformen
SWD SchlagworteUmformwerkzeug
SWD SchlagworteVerfestigung
SWD SchlagworteVerfestigungskurve
SWD SchlagworteVersetzungsbewegung
SWD SchlagworteZugversuch
DDC Klassifikation620
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Maschinenbau
BetreuerProf. Dr.-Ing. Dr. h.c. Lothar W. Meyer
GutachterProf. Dr.-Ing. Dr. h.c. Lothar W. Meyer
Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Math. Birgit Awiszus
Prof. Dr.-Ing. habil. Essam El-Magd
HerausgeberProf. Dr.-Ing. Dr. h.c. Lothar W. Meyer
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)16.04.2009
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung10.07.2009
Veröffentlichungsdatum (online)04.12.2009
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-200901887
ISSN1860-4773

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