Lokale Verformungsmessung an partikelverstärktem Aluminium

Eine Auszählung aller Partikel bei einer globalen Dehnung von 0% ergab, dass bereits an der
unverformten Probe 30 Prozent der Partikel gebrochen waren. Während des in-situ
Zugversuchs begannen bei einer globalen Dehnung von 0,5% weitere Partikel zu brechen. Bei
der letzten Verformungsstufe (εglobal=1%) hatten 72% der Verstärkungspartikel versagt. Diese
Ergebnisse sind in Tab. 4-1 zusammengefasst.
Globale Summe der betrachteten Gebrochene Anteil gebrochener
Dehnung
Partikel
Partikel Partikel
0,0% 136 41 31%
0,0% 25 9 36%
0,2% 25 9 36%
0,3% 25 9 36%
0,5% 25 11 44%
0,6% 25 12 48%
1,0% 25 18 72%
Tab. 4-1: Anteil gebrochener Partikel bei zunehmender globaler Dehnung des Werkstoffes
Werkstoff A6061+ 10%SiC- Partikel (Partikelgröße 100µm)
Zur Messung der lokalen Deformationen wurden REM- Bilder mit Pixel Sizes von 0,671µm
und 0,168µm aufgenommen und ausgewertet. Die REM- Bilder, die aus ihnen ermittelten
homologen Punkte, die Dehnungskarten εxx,. εyy, εxy und die Karte der Rotation aller
Verformungsstufen sind im Anhang D.4 enthalten.
Im Folgenden sollen anhand einiger ausgewählter Dehnungskarten die Vorgänge während der
Verformung der Zugprobe anschaulich dargestellt werden.
In Abb. 4-3 und Abb. 4-4 sind die gleichen Dehnungskarten mit unterschiedlichem Farbcode
der Dehnungskomponente εxx, die aus REM-Bildern mit einer Pixel Size von 0,168µm
errechnet wurden, dargestellt. In Abb. 4-3 ist der Farbcode so gewählt, dass hohe Dehnungen
bis 10 Prozent, die um Partikel und in Scherbändern auftreten, gut sichtbar sind. In Abb. 4-4
sind Dehnungen bis zu einem Prozent, die in der Matrix auftreten, an dem Farbcode ablesbar.
Alle Dehnungen, die ein Prozent übersteigen sind hier rot eingefärbt. Die Umrisse der SiC-
Partikel sind mit schwarzen Linien in die Dehnungskarten eingezeichnet.
Bei einer globalen Dehnung von 0,3% öffnen sich in Partikeln, die bereits vor Beginn des
Zugversuchs gebrochen waren die Rissflanken. Rechts und links von sich öffnenden Rissen in
Partikeln ist die Matrix unverformt, sonst weist die Matrix eine Dehnung von 0,3% auf. Dort
wo die Risse in die Matrix münden treten bereits Dehnungen von etwa 1% auf. An einigen
Stellen, beispielsweise an dem Partikel in der linken unteren Ecke der Dehnungskarte, lösen
sich Partikel- Matrix- Interfaces. Die horizontale Welligkeit der Dehnung und die negativen
Dehnungen am linken Rand sind Artefakte, die auf die Bildaufnahme im REM
zurückzuführen sind.
In der Dehnungskarte der Verformungsstufe εGlobal 0,3% bis 0,5% ist zu erkennen, dass die
sich öffnenden Risse in den Partikeln durch Passagen hoher Dehnung in der Matrix verbunden
werden. Allgemein bilden sich Scherbänder aus, außerhalb dieser treten keine zusätzlichen
Deformationen in der Matrix auf. Von dem Partikel in der Kartenmittel bricht an der rechten
Spitze ein Stück aus, was in Abb. 4-4 durch eine rot eingefärbte Stelle erkennbar ist. Weitere
Partikel- Matrix Interfaces reißen auf. Während der nächsten Stufe (εGlobal 0,5% bis 0,6%) ist
nur ein Scherband und die anliegenden Partikel aktiv. Rechts von dem SiC- Partikel in der
Kartenmitte dehnt sich die Matrix um 2 Prozent und das benachbarte Interface löst sich. In der
letzten Verformungsstufe (εGlobal 0,6% bis 1,0%) prägen sich die Bänder hoher Verformung
stark aus. Partikel, die in diesen Bändern liegen, etwa das Partikel rechts oben oder die beiden
Partikel links unten in der Dehnungskarte, brechen. Rechts oder Links von durchgebrochenen
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