Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at

Methoden
M18: Nanokristallisierung
durch Hochverformung
M18: Hochverformung – Nanokristallisierung
Metallische Werkstoffe mit Korngrößen deutlich
kleiner als ein Mikrometer sind von besonderer
Bedeutung, da mit derart feinen Mikrostrukturen
u.a. besonders hohe Festigkeiten, superplastisches
Verformungsverhalten bei relativ tiefen Temperaturen
oder verbesserte magnetische Eigenschaften
erreicht werden können. Basierend auf Untersuchungen
vorwiegend russischer Materialforscher
ist seit Beginn der 1990er Jahre bekannt, dass
sich die Mikrostruktur eines ursprünglich grobkristallinen
Ausgangsmaterials verfeinern lässt, wenn
dieses bei niedrigen Temperaturen (in Relation zu
dessen Schmelztemperatur) sehr hoch verformt
wird. Die besonderen Vorteile der neuen Methoden
der Hochverformung („Top-Down“-Verfahren) im
Gegensatz zu den traditionellen Herstellverfahren
über die Nano-Pulvermetallurgie bzw. die Rascherstarrung
(„Bottom-Up“-Verfahren) beruhen auf der
Möglichkeit der Herstellung feinster Gefüge in großen
Mengen ohne Porosität, Verunreinigungen und
komplizierte Manipulation feinster Metallpulver.
Typischerweise sind zur Herstellung nano-/submikrometer-gekörnter
Gefüge durch Hochverformung
plastische Verformungen größer 800% bei
Temperaturen kleiner als 30% der Schmelztemperatur
notwendig. Derart große Verformungsgrade
sind durch konventionelle Verfahren nicht mehr
realisierbar. Bei jeder Umformung gibt es einen
Wettbewerb zwischen Verformung- und Bruchvorgängen.
Wie weit sich ein Körper verformt, und
wo es zum Bruch kommt, hängt neben dem Werkstoff
selbst, der Verformungstemperatur und der
Verformungsgeschwindigkeit, auch stark von der
Verformungsart ab.
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Abbildung 1:
Am Erich-Schmid-Institut für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
installierte Hochverformungsvarianten.
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