Materialforschung mit Positronen: Von der Doppler-Spektroskopie zur

ze ( 02 < < ~1%) ist die plastische Verformung durch das Losreißen der Versetzungen von
interstitiell gelösten Kohlenstoffatomen (Cotrell-Wolken [272]) bestimmt (Lüders-Dehnung
[273]). Da es hier nur zu einem geringen Anstieg der Versetzungsdichte kommt, steigt der
S-Parameter nur um einen kleine Betrag auf 1.004(2). Im weiteren Verlauf des Zugversuchs
jenseits der Streckgrenze steigt die Versetzungsdichte an, was durch eine stetige Zunahme des
S-Parameters bis hin zum Bruch bei B = 13.5% wiedergegeben wird.
Eine genauere Einsicht in den elastischen Anteil der Zugverformung zeigt Abbildung 4.6 in
einer Auftragung des S-Parameters gegen die Zugspannung. Die Daten stammen von zwei
unabhängigen Messungen an röhrchenförmigen Proben, in deren Inneren sich eine Positronenquelle
( 22 Na) befindet. In elastischen Bereich unterhalb der Fließgrenze bei 02 = 330 MPa
ist kein Anstieg des S-Parameters zu beobachten. Jenseits der Lüders-Dehnung bei
380 MPa verläuft der S-Parameter bis zum Bruch bei B 610 MPa näherungsweise linear
mit der Zugspannung [270].
1.06
S-Parameter
1.05
1.04
1.03
1.02
22 Na
Quelle
Lüders-
Dehnung
plastisch
1.01
1.00
0.99
elastisch
A = 0.9 mm 2
A = 3.2 mm 2
0 100 200 300 400 500 600
Spannung [MPa]
Abbildung 4.6: In-situ Messung des S-Parameters während eines Zugversuchs an C45E in zwei unabhängigen
Versuchen mit röhrchenförmiger Probengeometrie (Querschnittsflächen:0.9 mm 2 , 3.2 mm 2 ).
Die Positronenquelle befindet sich im Inneren des Röhrchens.
Definiert man die Verfestigung R V als Zunahme der Fließgrenze nach jedem Zugschritt, findet
man empirisch eine Proportionalität zwischen der Änderung im S-Parameter S = S-1 und
der Verfestigung R V . Unter der Annahme einer homogenen Versetzungsdichte ist die Verfestigung
im feinkörnigen Polykristall proportional zur Wurzel aus der Versetzungsdichte disl
[274]. Es läßt sich also die folgende einfache Beziehung für polykristalline Metalle ableiten:
disl ~ S 2 (4.1)
Mit Hilfe numerischer Anpassung eines Trapping-Modells an Positronen-Lebensdauermessungen
kann der Empfindlichkeitsbereich für den Fehlstellennachweis mit Positronen in verformten
Metallen nach Staab et al. eingegrenzt werden [100]:
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