SPD nanostrukturierte, massive Metalle: Teil B

Unter den verschiedenen Methoden, Metalle mit nanokristallinen Strukturen herzustellen, hat sich die der "Severe Plastic Deformation-SPD" als die vielversprechendste erwiesen, insbesondere wenn möglichst massive und porenfreie Materialien realisiert werden sollen. SPD-Metalle weisen nicht nur für Nanometalle besonderen Eigenschaften auf wie z.B. deutlich erhöhte Festigkeitswerte, sondern zeigen auch eine beträchtliche Duktilität, besonders wenn man die Materialien unmittelbar nach Verformung - ohne merklichen Verlust der Festigkeit - einer bestimmten Wärmebehandlung unterzieht. Das vorliegende Projektpaket vereinigt die Aktivitäten zweier renommierter Forschergruppen der Universitäten von Wien und Leoben. Es befaßt sich mit den physikalischen Hintergründen der besonderen Merkmale von SPD Metallen, und zwar mit folgenden Schwerpunkten: 1. Die im Vorprojekt begonnenen Untersuchungen von SPD-Reinmetallen sollen systematisch fortgesetzt werden. Dies betrifft die Abhängigkeit der mechan. Eigenschaften und der Mikrostruktur vom hydrostatischen Druck, der Verformungstemperatur und des Gittertyps. Deshalb soll vor allem die im Vorprojekt entwickelte Methode der "High Pressure Torsion" (HPT) eingesetzt werden. Die Untersuchungen sollen auf feste metallische Lösungen und Legierungen mit Ausscheidungen ausgeweitet werden. Durch Einsatz von in-situ Verformungsmethoden der Elektronenoptik und Röntgenbeugung sollen die fundamentalen Vorgänge in der verformungsinduzierten submikro- und Nanostruktur und ihrer Auswirkungen auf die mechan. Eigenschaften vollends identifiziert werden. Die Ergebnisse sollen dazu dienen, existierende Verfestigungsmodelle für Metalle während und nach dem SPD Prozess zu verbessern. 2. Im zweiten Schwerpunkt sollen die Effekte der Wärmebehandlung auf die mechan. Eigenschaften, strukturellen Merkmale und die thermische Stabilität der SPD-Nanometalle insgesamt studiert werden. Dabei soll der Einfluss der Legierungsatome bzw. der Ausscheidungen auf die thermisch verursachten Änderungen der Mikrostruktur untersucht werden, und in-situ Anlaßexperimente sollen die für die Kornstrukturrelaxation fundamentalen Mechanismen klären helfen. Im Projekt B wird die Leobener Gruppe verschiedene Techniken der SPD zur Produktion der Nanometalle einsetzen. Unter Verwendung von speziellen Methoden der Raster- Elektronen- und -Ionenmikroskopie (BSE, OIM, Stereophotogrammetrie, und der dieszbezügl. in-situ Verformungstests) wird die Gruppe die Kornstrukturen und deren Misorientierungen analysieren. Die Gruppe wird ausserdem alle Zugversuche zur Messung der Duktilität inkl. solche mit Miniproben aus HPT Metallen durchführen. Gleitlinienuntersuchungen und lokale Härtemessung mittels AFMNano-indenter werden die mechanischen Tests ergänzen. Kooperationen mit Forschergruppen aus Russland und Dänemark sind vorgesehen.