Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at

M18: Hochverformung – Nanokristallisierung
Abbildung 2:
Gegenüberstellung der Mikrostruktur von reinem Eisen (linkes Bild, REM-Aufnahme) und einem austenitischen
Stahl (rechtes Bild, TEM-Hellfeld-Aufnahme) nach Raumtemperaturverformung auf jeweils 3200 %.
Zu beachten ist die unterschiedliche Vergrößerung der Aufnahmen.
Bei den Verfahren der Hochverformung a) Equal
Channel Angular Extrusion (ECAE), b) High Pressure
Torsion (HPT), c) Cyclic Channel Die Compression
(CCDC), d) Cyclic Extrusion Compression (CEC),
e) Continuous Extrusion Forming (CONFORM) und
f) Accumulative Roll Bonding (ARB) wird versucht,
den Wettbewerb zwischen Verformung und Bruch
möglichst weit zu Gunsten der Verformung zu verschieben.
Wichtigster Punkt dabei ist, Zugspannungen
zu vermeiden und die Verformung so weit wie
möglich in den „Druckbereich“ zu verschieben. Bei
allen Verfahren werden höchste Verformungsgrade
erreicht, da prozessbedingt, oder durch spezielle
Tricks, der Querschnitt des Materials bei der Verarbeitung
unverändert bleibt und somit bruchauslösende
geometrische Entfestigung verhindert wird.
Weltweit gibt ist derzeit nicht mehr als eine Handvoll
Institutionen die Hochverformung selbst betreiben.
Am Erich-Schmid-Institut der Österreichischen
Akademie der Wissenschaften sind seit 1999 die
in Abb. 1 dargestellten Verfahren ECAE, HPT und
CCDC zur wissenschaftlichen Untersuchung der
Hochverformung installiert.
Alle diese drei Verfahren unterliegen einer stetigen
Weiterentwicklung, wobei das CCDC eine institutseigene,
patentierte Hochverformungsvariante
darstellt. Die installierte HPT-Einrichtung, bei der
das scheibenförmige Material zwischen zwei Pressstempeln
durch reine Torsion verformt wird, stellt
die weltweit einzige Einrichtung dar, bei der sowohl
der hydrostatische Druck bei der Hochverformung,
die Verformungsgeschwindigkeit und -temperatur
frei gewählt werden können, womit dieses Werkzeug
zu Recht als das „State of the Art“-Instrument
zur wissenschaftlichen Untersuchung der Hochverformung
angesehen werden kann.
Die Untersuchungen der letzten Jahre haben
gezeigt, dass die Eigenschaftsänderungen mit
steigender Hochverformung ganz wesentlich vom
verarbeiteten Material selbst abhängen. Dabei spielen
Parameter wie die Umformtemperatur relativ zur
Schmelztemperatur des verarbeiteten Materials,
dessen Stapelfehlerenergie und die Verformungsgeschwindigkeit
eine wesentliche Rolle. Weiters hat
sich für eine breite Spanne unterschiedlicher Metal-
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Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005