Einfluss des Legierungsgehaltes und der Temperatur auf das Verformungsverhalten von nanokristallinen PdAu-Legierungen (PDF)

Nanokristalline Metalle (Korngröße D < 100 nm) sind durch ihre gesteigerte mechanische Festigkeit eine attraktive Alternative für konventionelle metallische Werkstoffe. Um diese Eigenschaft nutzen zu können, ist das Verständnis der bei der Verformung aktivierten Mechanismen notwendig. Die Steigerung der mechanischen Festigkeit wird aufgrund der durch die reduzierte Korngröße behinderten konventionellen Versetzungsplastizität bewirkt. Demzufolge werden andere Verformungsmechanismen dominant. In der Literatur werden Mechanismen wie das Korngrenzgleiten, die Kornrotation und Kornausrichtung, das spannungsinduzierte Kornwachstum, die Zwillingsbildung sowie komplexe Korngrenzen und Versetzungsinteraktion diskutiert.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Verformungsverhalten von nanokristallinen PdAu-Legierungen mit einer mittleren Korngröße von ca. 30 nm untersucht. Es wurde der Einfluss der Dehnrate, des Legierungsgehaltes sowie der Temperatur betrachtet. Hierzu wurden die mechanischen Eigenschaften mittels Nanoindentation und Mikrodruckversuchen untersucht. Die mikrostrukturellen Änderungen während der Verformung wurden an Transmissionselektronenmikroskop-Aufnahmen von Probenquerschnitten, die mit dem Ionenstrahlmikroskop präpariert wurden, analysiert.
Hierbei konnte für die nanokristallinen PdAu-Legierungen eine ausgeprägte Dehnratensensitivität beobachtet werden. Der Legierungsgehalt und die Temperatur zeigen jeweils einen Einfluss auf die Härte, jedoch nicht auf die Dehnratensensitivität. Bei der Mikrostruktur kam es zum Auflösen der in den Proben ausgeprägten (111) Texturen sowie eine Änderung der Korngröße und Kornform. Dies weist auf einen Verformungsmechanismus auf Basis von Versetzungsbewegungen und die Interaktion zwischen Korngrenzen und Versetzung hin. Für größere Verformungsgrade kommt es zu spannungsinduziertem Kornwachstum, welches zu einem entfestigendem Materialverhalten führt.