tud
Gefügeverfeinerung durch mechanische Zwillingsbildung in Kupfer und Kupfermischkristalllegierungen
2014-07-01
[Electronic ed.]
4519974-7
Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden
prv
Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, Dresden
Fakultät Maschinenwesen
Institut für Metallische Werkstoffe
male
Schmalkalden
Die vorliegende Arbeit zeigt einen Weg, Kupfer und einphasige Kupferlegierungen mit stark verzwillingten Gefügen durch ein technisch relevantes Umformverfahren herzustellen. Der Drahtzug bildet dabei aufgrund seines Spannungszustands und der entsprechenden Texturentwicklung in kubischflächenzentrierten Metallen ein ideales Umformverfahren, um einen Großteil des Gefüges durch mechanische Zwillingsbildung zu verfeinern. Für die Aktivierung der Zwillingsbildung in reinem Kupfer unter den untersuchten Werkstoffvarianten sind Temperaturen nahe der Temperatur des flüssigen Stickstoffs notwendig. Um den Drahtzug in flüssigem Stickstoff umzusetzen, wurden verschiedene Feststoffschmiermittel auf ihre Eignung hin getestet. Die Textur der mit Stickstoffkühlung hergestellten Halbzeuge ist durch eine dreifache Fasertextur bestehend aus <111>-, <001>- und <115>-Fasertexturkomponente charakterisiert. Anhand der strengen Orientierungsverhältnisse konnte der Volumenanteil von verzwillingtem Material bestehend aus Matrixkörnern und Verformungszwillingen auf 71 vol% durch röntgenografische Globaltexturmessungen abgeschätzt werden, wobei das Volumenverhältnis von Zwillingen zu Matrix bei knapp 0,7:1 liegt. Die Zwillinge zeigen eine breite Zwillingslamellenweitenverteilung von wenigen Nanometern bis einige 100 nm im höchstverformten Stadium. Durch die Absenkung der Umformtemperatur und die daraus resultierende Aktivierung der Zwillingsbildung kann die Zugfestigkeit von reinem Kupfer um 140 MPa im Vergleich zu einem ohne Kühlung hergestellten Draht auf 582 MPa erhöht werden. Dabei reduziert sich die elektrische Leitfähigkeit um 6,5% gegenüber einem grobkorngeglühten Kupfer. Eine Absenkung der Stapelfehlerenergie auf 30 mJ/m² in CuAl2 führt zur Aktivierung der mechanischen Zwillingsbildung beim Drahtzug ohne Kühlung. Durch diese Aktivierung der Zwillingsbildung kann bei fortschreitender Verringerung der Stapelfehlerenergie wie in CuAl7 die Zugfestigkeit des umgeformten Drahtes auf weit über 1 GPa erhöht werden. Das entsprechende Gefüge ist dabei ultrafeinkörnig.
620
ZM 4620
Kupfer, Verformung, Umformung, Drahtziehen, Zwillingsbildung, Stapelfehler, Stapelfehlerenergie, Textur, mechanische Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Gefüge
copper, deformation, wire drawing, deformation twinning, stacking fault energy, stacking fault, mechanical strength, electrical conductivity, texture evolution, microstructure evolution
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-144747
411090674
Technische Universität Dresden
dgg
Technische Universität Dresden, Dresden
Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden
pbl
Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Dresden
Alexander
Kauffmann
1984-07-29
aut
Ludwig
Schultz
Prof. Dr.
dgs
rev
Martin Franz-Xaver
Wagner
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil.
rev
ger
2014-02-20
2014-05-26
born digital
Alexander Kauffmann
a-kauffmann@t-online.de
doctoral_thesis