Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Metallphysik Dienstag
M 13 Mechanische Eigenschaften I
Zeit: Dienstag 10:15–11:15 Raum: H4
M 13.1 Di 10:15 H4
Development of high strength Cu-based conductor materials —
•J. Freudenberger, E. Botcharova, A. Gaganov, E. Mohn, and
L. Schultz — Leibniz-Institute for Solid State and Materials Research
Dresden, PO Box 270016, 01171 Dresden
There is a need for high-strength and highly-conducting materials for
applications such as pulsed high magnetic field coils. Different approaches
were studied in order to strengthen copper-based conductor materials.
On the one hand, microcomposite Cu-Nb and Cu-Ag alloys yield high
strength as a consequence of their nanoscale microstructure and, on the
other hand, a Cu-based macrocomposite can be strengthened by the use
of a steel jacket. In all cases the increase of strength coincides with a decrease
of conductivity and a reduced ductility. Thus, the ideal material
balances between these competing properties. The present investigations
at the IFW Dresden will be presented.
M 13.2 Di 10:30 H4
Mikrostruktur in der Randzone bei spanender Bearbeitung:
Abbildung der lokalen Schädigung mit Positronen als Sondenteilchen
— •Matz Haaks 1 , Hans Tönshoff 2 und Karl Maier 1
— 1 Helmholtz Institut für Strahlen- und Kernphysik, Universität Bonn,
Nußallee 14-16, D-53115 Bonn, Germany — 2 Institut für Fertigungstechnik,
Schloßwerdersrt. 5, 30159 Hannover
Während des Zerspanvorgangs werden Werkstück und Span plastisch
verformt. Zusätzlich kommt es in den sekundären Scherzonen
zu einer Temperatureinwirkung durch die bei der Umformung freiwerdende
Wärme. Die plastische Verformung und der Temperatureinfluss
bestimmen das Gefüge in der Randzone, dem oberflächennahen Bereichs
des Werkstücks. Die Methode der ortsaufgelösten Positronen-
Annihilationsspektroskopie (PAS) ermöglicht einen direkten Einblick in
das Gefüges. Der aus Zugversuchen bekannte empirische Zusammenhang
zwischen dem S-Parameter der PAS und der Verfestigung erlaubt eine
Zuordnung des Verformungsgrades. Durch eine bildgebende Messung des
S-Parameters gelang es, die Verformungs- und Scherzonen in Spanwurzeln
aus dem Eisenwerkstoff C45E direkt abzubilden. Aus den Ergebnis-
M 14 Flüssige und amorphe Metalle IV
sen kann der Einfluss der Prozessparameter Schnittgeschwindigkeit und
Schnittiefe auf die Schädigung in der Randzone ermittelt werden. Es zeigt
sich, dass die Schädigungstiefe in der Randzone weitgehend unabhängig
von der Schnittgeschwindigkeit ist, jedoch mit zunehmender Schnittiefe
ansteigt.
M 13.3 Di 10:45 H4
Hochfeste Cu/SS Makroverbunde — •E. Mohn, J. Freudenberger,
A. Gaganov und L. Schultz — Leibniz-Institut für Festkörperund
Werkstoffforschung Dresden, Postfach 270016, 01171 Dresden
Die Entwicklung hochfester Leiterwerkstoffe für die zerstörungsfreie
Erzeugung hoher gepulster Magnetfelder stellt stets ein Optimierungsproblem
der Eigenschaften des Leiters dar. Ziel dieser Entwicklung ist
ein Leiter mit einer Zugfestigkeit von σUTS > 1, 2 GPa, einer elektrischen
Leitfähigkeit von > 50%IACS bei Raumtemperatur und Bruchdehnungen
von ε > 3%. In diesem Beitrag wird der Einfluss von Stickstoff als Legierungselement
auf die Verfestigung des Stahlmantels vorgestellt und die
Abhängigkeiten der Eigenschaften von den Herstellungsparametern, die
durch das Spulendesign gegeben sind, verdeutlicht.
M 13.4 Di 11:00 H4
Fatigue properties of squeeze cast AZ31 — •Zuzana Zuberova
1 , Torbjørn Lamark 1 , Ralph J. Hellmig 1 , Ludvik Kunz 2 und
Juri Estrin 1 — 1 Institut für Werkstoffkunde und Werkstofftechnik,
TU Clausthal, Agricolastr. 6, 38678 Clausthal-Zellerfeld — 2 Academy of
Sciences of the Czech Republic, Institute of Physics of Materials, Brno,
Czech Republic
In this work we investigated the influence of loading frequencies on the
fatigue life of squeeze cast AZ31 magnesium alloy. The density of AZ3–SC
was determined to be 99,5 % of the theoretical value. The experiments
were performed in the high cycle fatigue regime. The fatigue limit (for
10 −7 cycles) for 20 Hz and 10 Hz was in the range of 40 – 45 MPa. Fatigue
cracks were found to be initiated on the specimen surface. No porosity
was detected at the crack initiation sites by optical and scanning electron
microscopy.
Zeit: Dienstag 10:15–11:30 Raum: H6
M 14.1 Di 10:15 H6
Deformation-induced crystallization in amorphous Al88Y7Fe5
alloy — •Rainer Hebert 1 , Gerhard Wilde 1 , and John H.
Perepezko 2 — 1 Institut für Nanotechnologie, Forschungszentrum
Karlsruhe, Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe, Germany — 2 Department
of Materials Science and Engineering, University of Wisconsin-Madison,
1509 University Ave., Madison, WI 53706, USA
Melt-spun amorphous Al88Y7Fe5 ribbons reveal a primary crystallization
reaction of fcc-Al at 276C (heating rate: 20K/min). At roomtemperature,
primary crystallization of fcc-Al can be induced during
intense deformation based on repeated cold-rolling and folding. The
deformation-induced crystallization reaction is investigated based on
XRD, TEM, SAXS and DSC analysis and discussed in light of nanocrystallization
in shear-bands. The comparison between thermally-induced
and mechanically-induced primary crystallization demonstrates that in
terms of the size distributions for the Al-nanocrystals, both processing
routes yield similar distributions, but the reaction pathways are different.
Following annealing at 220C for 10min, the particle volume density in the
rolled ribbons increases approximately one order of magnitude to about
10 22 m −3 . Under the same annealing conditions, nanocrystals are not observed
in the as-spun ribbon. The kinetics of the deformation-induced
crystallization reaction is examined with the strain as a metric for the
transformation. The experiments demonstrate that intense deformation
of metallic glasses in combination with annealing offers the opportunity
to catalyze higher nanocrystal densities than for annealing only, without
adding additional elements to the alloy.
M 14.2 Di 10:30 H6
Study on Crystallization Kinetics of Metallic Glass Composite
— •Shankar Venkataraman 1 , Jürgen Eckert 1,2 , Ludwig
Schultz 1 , and Daniel Sordelet 3 — 1 IFW Dresden, P F 270016,
D 01171, Dresden, Germany — 2 Technische Universität Darmstadt,
FB 11 Material- und Geowissenschaften,FG Physikalische Metallkunde,Petersenstrasse
23, D-64287, Darmstadt, Germany — 3 Ames
Laboratory, 107 Metals Development, Ames, IA 50011 USA
Cu47Ti33Zr11Ni8Si1 metallic glass powders were prepared by gas atomization
and reinforced with Cu metallic particles by ball milling. The
characterisations of the resultant composite mixtures were performed using
x-ray diffraction, differential scanning calorimetry and microscopy.
The kinetics of crystallization of the multicomponent metallic glass as
well as a ball milled metallic glass composite has been investigated by
differential scanning calorimetry under isochronal and isothermal conditions.
From the constant rate heating (isochronal) measurements the
Kissinger analysis has been used to find the activation energy for crystallization
whereas the Johnson-Mehl-Avrami (JMA) analysis has been
employed to understand the crystallization mechanism occurring under
isothermal conditions. The activation energy values obtained for the
metallic glass as well as the ball milled composites are nearly identical.
The addition of Cu reinforcement does not affect the crystallization
kinetics of the amorphous matrix composites.