Lokale Texturuntersuchungen an tordiertem NiAl mittels Synchrotronstahlung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Polykristalline Proben der intermetallischen Phase NiAl wurden mittels Torsion im Temperaturbereich 700 – 1300K verformt. An der benutzen Maschine (Paterson – Verformungsmaschine) wurden bis dahin nur Versuche an Gesteinen durchgeführt. Bisherige Untersuchungen tordierter metallischer Proben wurden mit anderen Anlagen durchgeführt und konzentrierten sich auf die Möglichkeiten der Erzeugung nanokristalliner Gefüge, jedoch weniger auf die Ausnutzung der speziellen Eigenschaften der Torsionsverformung. Diese Charakteristika wurden im Projekt gezielt genutzt: Erstens ist die Verformung über den Probenradius inhomogen, d.h. in der Probemitte ist der Verformungsbetrag nahe Null und am Probenrand ist er maximal. Durch diesen Gradienten können Eigenschaften des Materials wie Mikrostruktur und Textur in verschiedenen Stadien der Verformung an einer Probe untersucht werden. Zweitens sind durch den lokalen Verformungsmodus ("simple shear") die Verformungsbedingungen sehr genau definiert. Drittens ist die Probensymmetrie niedrig (in diesem Fall monoklin), so daß im Vergleich z.B. zum Strangpressen oder Walzen mehr Informationen bspw. über die Textur benötigt werden um die Verformung vollständig zu beschreiben. Dadurch wurde erwartet, daß die Ergebnisse speziell mögliche schwache Texturkomponenten besser wiedergeben. Die Versuche wurden an Proben mit unterschiedlichen Ausgangsorientierungen (<100>, <110> und <111>) durchgeführt, um neben dem Einfluß der Verformungstemperatur mögliche Orientierungseffekte zu untersuchen. Die Mikrostruktur ist bis zu Temperaturen von 1000K nahezu orientierungsunabhängig durch eine Abnahme der Korngröße mit zunehmendem Verformungsgrad gekennzeichnet. Diese Kornfeinung ist um so stärker, je niedriger die Verformungstemperatur ist. Ein Minimalwert ist ca. 2 μm bei 700K. Weitere Charakteristiken der Mikrostruktur als auch die Scherspannung-Scherdehnungskurven lassen sich durch ein Rekristallisationsmodell (sog. "kontinuierliche dynamische Rekristallisation") beschreiben, bei welchem die Gefügeneubildung nicht duch Keimbildung iniziiert wird, sondern durch die Umwandlung von Subkörnern zu Körnern. Oberhalb der Verformungstemperatur von 1000K setzt in zunehmendem Maß Kornwachstum ein. Die Texturentwicklung ist abhängig von der Ausgangsorientierung und dem Verformungsbetrag durch zwei Komponenten gekennzeichnet (Goss- und Würfel-Lage). In <100> Proben sind Würfel- und Goss-Lage nahezu temperaturunabhängig, während in <110> und <111> die Würfellage mit der Temperatur ab- und die Gosslage stark zunimmt. Während der Torsionsverformung kommt es zu einer axialen Längenänderung der Probe, welche als Swift-Effekt bezeichnet wird und für NiAl nachgewiesen wurde. Bei NiAl tritt bevorzugt Probenverkürzung auf, eine Verlängerung wird nur bei niedrigen Temperaturen an den <110> und <111> Proben beobachtet. Der Swift-Effekt ist an die Texturentwicklung dahingehend gekoppelt, daß die Würfellage für die Verkürzung und die Goss-Lage für die Längung verantwortlich sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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B. Klöden, E. Rybacki, C.-G. Oertel, W. Skrotzki, Torsional creep of NiAl, Scripta Mater. 52 (2005) 289 - 293
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B. Klöden, Microstructure and texture development during high-strain torsion of NiAl, Dissertation TU Dresden, 154 Seiten, eingereicht Mai 2006
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B. Klöden, W. Skrotzki, C.-G. Oertel, E. Rybacki, Dynamic recrystallization of torsion deformed NiAl, Int. Conf. on Textures of Materials ICOTOM 14, Leuven, Belgien, Juli 2005
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B. Klöden, W. Skrotzki, C.-G. Oertel, E. Rybacki, Dynamic recrystallization of torsion deformed NiAl, Mat. Sci. Forum 495-497 (2005) 743-748
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B. Klöden, W. Skrotzki, C.-G. Oertel, U. Garbe, E. Rybacki, Strain dependent texture measurements with synchrotron radiation on torsion-deformed NiAl, HASYLAB-Report 2003
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B. Klöden, W. Skrotzki, R. Tamm, C.-G. Oertel, U. Garbe, E. Rybacki; Dynamic Recrystallization of torsion deformed NiAl, DPG-Frühjahrstagung, Berlin, März 2005
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B. Klöden, W. Skrotzki, R. Tamm, C.-G. Oertel, U. Garbe, E. Rybacki; Grain refinement and texture formation during high-strain torsion of NiAl, DPGFrühjahrstagung, Dresden, März 2003
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B. Klöden, W. Skrotzki, R. Tamm, C.-G. Oertel, U. Garbe, E. Rybacki; Highstrain torsion of NiAl, DPG-Frühjahrstagung, Regensburg, März 2004
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F. Qods, L.S. Tóth, B. Klöden, B. Beausir; Length changes and texture development under free end torsion of textured polycrystals, 6th European Solid Mechanics Conference, ESMC 2006, Budapest, Ungarn, August 2006
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W. Skrotzki, B. Klöden, N. Scheerbaum, R. Tamm, C.-G. Oertel, U. Garbe, E. Rybacki, H.-G. Brokmeier, Local Texture Measurements with High-Energy Synchrotron Radiation, Proc. Int. Seminar on Advanced X-Ray Techniques in Research and Industry, Hyderabad, Indien, Dezember 2003, Singh AK (ed.), Capital Publishing Company, New Delhi, and IOS Press, Amsterdam (The Netherlands) (2005) 33 - 49
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W. Skrotzki, B. Klöden, R. Tamm, C.-G. Oertel, L. Wcislak, E. Rybacki, Grain refinement and texture formation during high strain torsion of NiAl, Nanomaterials by Severe Plastic Deformation, Eds. Zehetbauer MJ. Valiev RZ, Wiley-VCH, Weinheim; 2004, 303 - 308
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W. Skrotzki, B. Klöden, R. Tamm, C.-G. Oertel, L. Wcislak, E. Rybacki, Grain refinement and texture formation during high strain torsion of NiAl, Nanomaterials by Severe Plastic Deformation-NANOSPD2, Wien, Österreich, Dezember 2002
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W. Skrotzki, B. Klöden, R. Tamm, C.-G. Oertel, L. Wcislak, E. Rybacki, Local Texture Measurements with High-Energy Synchrotron Radiation on NiAl Deformed in Torsion, Int. Conf. on Textures of Materials ICOTOM 13, Seoul, Korea, August 2002
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W. Skrotzki, B. Klöden, R. Tamm, C.-G. Oertel, L. Wcislak, E. Rybacki, Local Texture Measurements with High-Energy Synchrotron Radiation on NiAl Deformed in Torsion, Mater. Sci. Forum 408 ¿ 412 (2002), 161-167
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W. Skrotzki, B. Klöden, R. Tamm, C.-G. Oertel, U. Garbe, E. Rybacki, Torsion Texture Measurements with High-Energy Synchrotron Radiation on NiAl, Textures Microstruct. 35 (2003), p.163
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W. Skrotzki, B. Klöden, R. Tamm, C.-G. Oertel, U. Garbe, E. Rybacki, Torsion Texture Measurements with High-Energy Synchrotron Radiation on NiAl, Workshop"Hard Synchrotron X-Rays for Texture and Strain Analysis", Hamburg, April 2003
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W. Skrotzki, R. Tamm, B. Klöden, C.-G. Oertel, U. Garbe, E. Rybacki, Grain size effect on texture measurements with synchrotron radiation, HASYLABReport (2002), p.525
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W. Skrotzki; Lokale Texturuntersuchungen mit hochenergetischer Synchrotronstrahlung, 26. Sitzung des DGM-Fachausschusses "Texturen", 02.04.2004, Dresden
