Ausscheidungshärtung IV - MaWi

2 Grundlagen
2.1 Verfestigungsmechanismen
Die Steigerung der Festigkeit eines reinen, defektfreien
Einkristalls kann auf die Hinderniswirkung unterschiedlicher
Gitterdefekte auf die Versetzungs-Bewegung zurückgeführt
werden (siehe Abb. 3):
• Verformungsverfestigung
• Mischkristallverfestigung
• Feinkornhärtung
• Teilchenhärtung (Ausscheidungen, Dispersoide)
Die gesamte Festigkeitssteigerung ergibt sich aus der Summe
der Einzelbeiträge.
Im Folgenden wird nur auf die Teilchenhärtung eingegangen.
Abb. 3 Festigkeitssteigerung ∆R durch verschiedene
Hindernisarten.
2.1.1 Mechanismen der Teilchenhärtung
Grundlage der Teilchenhärtung ist die Wechselwirkung der Versetzungen mit den Teilchen, wodurch die
Versetzungsbewegung behindert wird und eine zusätzliche Spannung nötig ist, um die gleiche plastische
Verformung wie in einer ungestörten Matrix zu erzeugen.
Bei den Teilchen unterscheidet man zwischen Dispersoiden und Ausscheidungen. Dispersoide sind weitgehend
inkohärent, thermisch sehr stabil und werden häufig pulvermetallurgisch in die Matrix eingebracht. Ausscheidungen
hingegen entstehen durch Phasenumwandlungen und sind von der Matrix durch Phasengrenzen getrennt, die
kohärent, teilkohärent oder inkohärent vorliegen können. Je nach Art dieser Phasengrenzen wechselwirken die
Versetzungen unterschiedlich mit den Ausscheidungsteilchen:
Bei kohärenten Ausscheidungsteilchen setzt sich die kristallografische Ebene, auf der sich die Versetzung bewegt, in
der Ausscheidung mit leichter Verzerrung fort. Kleine kohärente Teilchen werden von den Versetzungen geschnitten
und jeweils um den Burgers-Vektor b abgeschert (Abb. 4).
Abb. 4 Schneiden eines kohärenten Ausscheidungsteilchens
Es entstehen neue Phasengrenzen, deren Energie beim Schneiden des kohärenten Ausscheidungsteilchens zusätzlich
aufgebracht werden muss und dadurch einen Widerstand gegen die Versetzungsbewegung darstellt. Je größer die
Teilchen werden, desto mehr Energie muss aufgebracht werden und desto größer ist auch der Widerstand gegen eine
plastische Verformung und somit die Festigkeits-/Härtesteigerung (∆τ) durch den Schneidprozess:
∆ ~ √
Aushärtung von Aluminiumlegierungen 2