Untersuchung der Rolle verschiedener Korngrenzen in Bezug auf Plastizität und dynamische Rekristallisation von Mg
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Verformungsmechanismen und das dynamische Rekristallisationsverhalten von ̅spezifisch gezüchteten Bikristallen mit symmetrischen 90°〈1010〉 bzw. 90°〈1120〉 Kippkorngrenzen wurden unter Verformung im PSC-Stachversuch bei Raumtemperatur, 200°C und 400°C untersucht. Die Mikrostrukturen wurden mittels großflächiger Orientierungsmikroskopie (EBSD) analysiert, um die Orientierungs- und Missorientierungsinformationen auf makroskopischer Ebene zu erfassen. Die Optimierung der Bikristallzucht führte zu einer deutlich besseren Ausschussrate der gezogenen Kristalle. Durch die Anpassung der Kokillengeometrie wurde die ungewollte eingebrachte Verformung beim Ausbau des Kristalls sowie das Wachsen zusätzliche Keime vom Kokillenrand während des Kristallwachstums unterbunden. Dadurch konnte die Kristallzucht maßgeblich effizienter durchgeführt und Material sowie Arbeitszeit eingespart werden. Des Weiteren wurden wichtige Erkenntnisse zur Herstellung asymmetrischer Bikristalle gewonnen, die in künftigen Arbeiten erfolgreich umgesetzt werden können. Die bei Raumtemperatur beobachtete paarweise Zwillingsbildung zweier Zwillingssysteme mit negativen Schmidfaktoren konnte auf geometrischer Basis und im Zusammenhang mit Verformungsinhomogenitäten im Korngrenzbereich begründet werden. Die entdeckte Gitterkrümmung im Bereich der Korngrenze wurde erstmals mithilfe großflächiger Panorama EBSD Aufnahme abgebildet und detailliert interpretiert. Mithilfe dieser makroskopischen aber gleichzeitig hochauflösenden Messungen wurde eine inhomogene Entstehung dieser Gitterkrümmung nachgewiesen, welche aufgrund energetisch günstiger Missorientierungen der Kristallgitter unmittelbar an der Korngrenze begründet wurde. In diesen niedrig energetischen Konfigurationen der Kristallgitter, erzeugte die Korngrenze eine zu ihr senkrecht orientierte Kraftkomponente, die das lokale Spannungsfeld manipulierte. Ein Großteil der induzierten Verformung in diesen Volumina, wurde aufgrund dieses abgewandelten Spannungszustandes in Form von anormalen Zwillingen (accommodation twins) aufgenommen. Die Aktivierung der zuvor bevorzugten basalen Gleitsysteme wurde stark reduziert und folglich eine zunehmende Gitterkrümmung an diesen Stellen minimiert. Die Ergebnisse der Bikristalle, welche bei 200°C und 400°C verformt wurden, unterstützten diese These ebenfalls. Darüber hinaus konnte an diesen Proben der Beginn der dynamischen Rekristallisation besser verstanden werden. Die während der Verformung gebildeten {1011} Druckzwillinge führten zu bandförmigen rekristallisierten Bereichen, die eine Orientierungsbeziehung zur Orientierung des ursprünglichen Korns (und nicht zur Zwillingsorientierung) aufwiesen. Durch TEM-Analysen wurde ein Versetzungsaufstau an den Zwillingsgrenzen der Druckzwillinge nachgewiesen und der Orientierungszusammenhang mit der Matrix erklärt. Die erzielten Ergebnisse geben Aufschluss über das Verformungs- und Rekristallisationsverhalten von Mg-Bikristallen und erläutern die Mechanismen, durch die die Korngrenze in der Lage ist, die aufgebrachte Dehnung vor dem Bruch auszugleichen. Sie tragen außerdem zu einem besseren Verständnis der Bildung einer Gitterkrümmung in der Korngrenzregion bei.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Deformation behaviour of magnesium bicrystals with symmetrical 90° 112¯0 tilt grain boundaries analysed by large area EBSD mapping. Journal of Magnesium and Alloys, 11(5), 1556-1566.
Bissa, Kevin; Al-Samman, Talal & Molodov, Dmitri A.
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High temperature deformation and recrystallization behavior of magnesium bicrystals with 90° 101¯0 and 90° 112¯0 tilt grain boundaries. Journal of Magnesium and Alloys, 12(2), 625-638.
Bissa, Kevin; Al-Samman, Talal & Molodov, Dmitri A.
