Lokale Verformungsmessung an partikelverstärktem Aluminium

einer globalen Dehnung von 2,1% weder Partikelbruch noch das Aufreißen von Interfaces
auf, was mit den Annahmen der FE- Rechnung übereinstimmt. Nun wollen wir die
Dehnungskarte εx dieser Probe bei εglobal=2,1% (siehe Abb. 5-2, Bild links) mit dem
Konturplot der FE- Rechnung bei einer globalen Zugdehnung von 7,121% (siehe Abb. 5-1)
vergleichen werden.
Die Ergebnisse von Versuch wie Rechnung zeigen die Bildung von Scherbändern. Im
Unterschied zum simulierten Zugversuch, wo sich um jedes Partikel Scherbänder ausbilden
werden in der gemessenen Dehnungskarte ganze Gruppen von Teilchen durch Scherbänder
umschlossen. In den Scherbänden treten in der Rechnung Dehnungen von etwa 17% auf, was
dem 2,4- fachen der globalen Dehnung von 7,121% entspricht. Das stimmt gut mit den 4,5%
Dehnung in den Scherbändern der in-situ Zugprobe überein, die die globale Dehnung um das
2,1- fache übersteigen. Maxima treten in beiden Resultaten an Stellen auf, wo Scherbänder
mit Partikelkanten zusammentreffen. Im Unterschied zur Simulation aber, in der an Stellen,
wo zwei Partikel sehr nahe aneinander liegen sehr hohe Deformationen von bis zu 229%
auftreten, ist an solchen Stellen in der gemessenen Dehnungskarte meist überhaupt keine
lokale Verformung beobachtbar. Dies hat wohl damit zu tun, dass diese FE- Rechnung eine
2D- Analyse ist. In unseren Experimenten wird durch die räumliche Beschränkung solcher
Partikelanordnungen vermutlich diese Lokalisierung unterdrückt. Nur wenn zwischen zwei
eng beieinanderliegenden Partikeln, wie etwa in Abb. 5-2 (Bild rechts) ein Scherband läuft
kommt es in diesem Versuch zu Dehnungslokalisationen. Die Dehnungen erreichen hier mit
15% das 7-fache von εglobal. Es ist anzumerken, dass in der Dehnungskarte (Abb. 5-2, Bild
rechts) die hohen Dehnungen in den eingezeichneten Partikeln das Resultat von Matchfehlern
sind, die durch das Überstrahlen der SiC- Partikel bei der Bildaufnahme in REM zustande
kommen. Im in-situ Zugversuch werden in diesem Material die Fragmente jener Partikel, die
bei Materialherstellung oder Oberflächenpräparation gebrochen wurden dann gegeneinander
verschoben, wenn sie an einem Scherband liegen. Dort bilden sich Dehnungslokalisationen in
der umliegenden Matrix.
Nun würde sich ein Vergleich einer Dehnungskarte der gleichen Zugprobe und globalen
Dehnungen nahe der Bruchdehnung mit der FE- Rechnung anbieten. Weil diese Probe nicht
an der im REM untersuchten Stelle brach, wurde dazu der Versuch mit einer anderen Probe
herangezogen. Es wurden zwei weitere Versuche mit dem gleichen Material, aber anderen
Probenpräparierungen ausgewertet (siehe Anhang D). Der Versuch mit einer chemisch
geätzten Probe ist zu einem Vergleich nicht geeignet, weil aufgrund der Präparationsmethode
bei der Verformung bevorzugt Interfaces brachen. Eine weitere Probe wurde thermisch geätzt
und ionengeätzt. Zwar wurden bei dieser Präparation die Interfaces geschont, aber es konnte
nur eine schwache Oberflächenstruktur erzeugt werden, wodurch bei der rechnergestützten
Bildauswertung nur verhältnismäßig wenige, ungleichmäßig verteilte homologe Punkte
ermittelt werden konnten. So entstanden Dehnungskarten mit geringer Zuverlässigkeit und
geringer örtlicher Auflösung. Information über die Dichte und Verteilung der homologen
Punkte geben die Abbildungen in Anhang D.2.
Von dieser Probe wurden im in-situ Zugversuch Verformungsstufen bis zu εglobal= 6,3%
gemessen. Eine εx- Dehnungskarte bei εglobal=6,3% ist in Abb. 5-3 dargestellt. Im Vergleich
mit dem gerechneten Konturplot in Abb. 5-1 fällt wieder auf, dass oft mehrere Partikel von
Scherbändern umschlossen werden. In den Partikeln und oft auch in größeren Bereichen um
sie, sowie zwischen Partikeln bestehen Bereiche sehr geringer Dehnung. In den Scherbändern
herrschen mit εx=15% um das 2,5- fache erhöhte Dehnungen gegenüber εglobal, was mit den
Rechnungen gut übereinstimmt. Die größten lokal auftretenden Dehnungen betragen εx= 26%.
Auch in dieser Verformungsstufe kurz vor Eintritt des Bruches treten keine Dehnungen in der
Höhe der berechneten Werte von 229% auf. Aber es findet sowohl Partikelbruch als auch das
Aufreißen von Interfaces statt. Das Lösen von Interfaces geht insbesondere dort vonstatten,
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