Gleitband: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 13. Juli 2021, 10:11 Uhr

TEM-Aufnahme von PSB-Strukturen in einer Metalllegierung

Gleitbänder (in Anlehnung an die englische Bezeichnung persistent slip bands, PSBs, auch als persistente Gleitbänder bezeichnet; persistent: fortbestehend, andauernd) spielen in der Materialwissenschaft eine wichtige Rolle bei der Materialermüdung. Sie sind Strukturen in Metallen, in denen sich die Verformung unter äußerer Last konzentriert.

Wenn Versetzungen entlang von Gleitebenen an die Werkstoffoberfläche wandern, erzeugen sie dort Oberflächenstufen. Diese ca. 1000 Atomdurchmesser hohen Stufen werden auch Gleitlinien genannt. Sie gruppieren sich eng (ca. 100 Atomdurchmesser) aneinander und bilden dadurch Gleitbänder. Diese sind als Extrusionen und Intrusionen (Scherlippen) an polierten Oberflächen einer Werkstoffprobe sichtbar. Scherlippen können als Kerben zu vorzeitigem Bruch bei schwingender Beanspruchung führen.

Je nach Metall und Legierung können sich außer geraden Linien (PSBs) auch wand- oder gar labyrinthartige Strukturen bilden. Allen Formen ist gemein, dass in ihnen eine erhöhte Aktivität von Versetzungen stattfindet und dass sie beim Austritt an der Metalloberfläche Ex- und Intrusionen erzeugen.

Untersuchungsverfahren

Im Labor wird häufig der symmetrische Zug-Druck-Versuch am Modell angewandt: Die eingespannte Materialprobe wird dabei mit konstanter Geschwindigkeit gedehnt und um den gleichen Betrag gestaucht, oder mit konstanter Dehnungs- oder auch mit konstanter Spannungsamplitude bewegt. Die Ergebnisse des Versuchs werden oft in ein doppellogarithmisches Diagramm übertragen, das Wöhlerdiagramm.

Unter Verwendung des Transmissionselektronenmikroskops (TEM) wurde anfangs die Versetzungsstruktur der PSBs erforscht. Um Versetzungen abzubilden, ist in den letzten Jahren ein neues Beobachtungsverfahren zum Einsatz gelangt, das Electron Channeling Contrast Imaging (ECCI). Diese Methode hat den Vorteil, dass die nahe an der Kristalloberfläche liegenden Versetzungen zerstörungsfrei unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) detektiert werden können.

Siehe auch

Festigkeit
Dauerschwingfestigkeit
Risswachstum
Korrosion
Versetzungskriechen
Verschleiß
Ermüdungsbruch

Literatur

M. Henning, R. Schäfer: Anisotrope Materialdaten einzelner Körner im Polykristall. In: L. W. Meyer: Arbeitskreistreffen "Werkstoff und Simulation" am 23. Mai 2007 in Erlangen im Rahmen des DFG SPP 1138 "Modellierung von Größeneinflüssen bei Fertigungsprozessen" – Vorträge. Eigenverlag, Chemnitz 2007 ISSN 1860-8698.
H.-J. Christ, H. Mughrabi, C. Wittig-Link: Cyclic deformation behaviour, microstructure and fatigue crack initiation of copper polycrystals fatigued in air and in vacuum. In: Basic Mechanisms in Fatigue of Metals. Proceedings of the International Colloquium. 1988, ISBN 0-444-98926-9, S. 83–92.
E. Macherauch: Praktikum in Werkstoffkunde. 6. Auflage. Vieweg Verlag, Braunschweig 1985, ISBN 3-528-53306-4, S. 252–291.
D. Munz, K. Schwalbe, P. Mayr: Dauerschwingverhalten metallischer Werkstoffe. Vieweg-Verlag, Braunschweig 1971, ISBN 3-528-07702-6.
Horst Vehoff: Werkstoffwissenschaft und Methodik. UNI – Saarland, 2004.

Weblinks

Anwendungen ECCI (PDF-Datei; 5,86 MB)
University of Cambridge: Impact tests

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-[[Datei:TEM_micrograph_dislocations_precipitate_stainless_steel_1.jpg|miniatur|[[Transmissionselektronenmikroskop|TEM]]-Aufnahme von PSB-Strukturen in einer Metalllegierung]]
+[[Datei:TEM micrograph dislocations precipitate stainless steel 1.jpg|mini|[[Transmissionselektronenmikroskop|TEM]]-Aufnahme von PSB-Strukturen in einer Metall[[legierung]]]]
-'''Gleitband''' ist ein Begriff der [[Materialwissenschaft]]. Gleitbänder werden in Anlehnung an die engl. Bezeichnung ''persistent slip bands'' (Abk. PSBs) auch '''persistente Gleitbänder''' (persistent: fortbestehend, andauernd) genannt. Sie spielen bei der [[Materialermüdung]] eine wichtige Rolle. Gleitbänder sind Strukturen in [[Metall]]en, in denen sich die [[Verformung]] unter äußerer [[Belastung (Physik)|Last]] konzentriert. Wenn [[Versetzung (Materialwissenschaft)|Versetzungen]] entlang von [[Gleitsystem|Gleitebenen]] an die Werkstoffoberfläche wandern, erzeugen sie dort Oberflächenstufen. Diese ca. 1000 [[Atomradius|Atomdurchmesser]] hohen Stufen werden auch Gleitlinien genannt. Gleitlinien gruppieren sich eng (ca. 100 Atomdurchmesser) aneinander und bilden dadurch Gleitbänder. Diese Gleitbänder sind als [[Extrusion (Geometrie)|Extrusionen]] und Intrusionen (Scherlippen) an polierten Oberflächen einer Werkstoffprobe sichtbar. Scherlippen können als Kerben zu vorzeitigem [[Bruchmechanik|Bruch]] bei [[Schwingfestigkeit|schwingender Beanspruchung]] führen. Je nach Metall und Legierung können sich gerade Linien (PSBs), wand- oder gar labyrinthartige Strukturen bilden. Allen Formen ist gemein, dass in ihnen eine erhöhte Aktivität von Versetzungen stattfindet und dass sie beim Austritt an der Metalloberfläche Ex- und Intrusionen erzeugen.
+'''Gleitbänder''' (in Anlehnung an die englische Bezeichnung ''persistent slip bands'', PSBs, auch als '''persistente Gleitbänder''' bezeichnet; persistent: fortbestehend, andauernd) spielen in der [[Materialwissenschaft]] eine wichtige Rolle bei der [[Materialermüdung]]. Sie sind Strukturen in [[Metall]]en, in denen sich die [[Verformung]] unter äußerer [[Belastung (Physik)|Last]] konzentriert.
+Wenn [[Versetzung (Materialwissenschaft)|Versetzungen]] entlang von [[Gleitsystem|Gleitebenen]] an die Werkstoffoberfläche wandern, erzeugen sie dort Oberflächenstufen. Diese ca.&nbsp;1000&nbsp;[[Atomradius|Atomdurchmesser]] hohen Stufen werden auch Gleitlinien genannt. Sie gruppieren sich eng (ca.&nbsp;100&nbsp;Atomdurchmesser) aneinander und bilden dadurch Gleitbänder. Diese sind als [[Extrusion (Geometrie)|Extrusionen]] und Intrusionen (Scherlippen) an polierten Oberflächen einer Werkstoffprobe sichtbar. Scherlippen können als [[Kerbe]]n zu vorzeitigem [[Bruchmechanik|Bruch]] bei [[Schwingfestigkeit|schwingender Beanspruchung]] führen.
+Je nach Metall und [[Legierung]] können sich außer geraden Linien&nbsp;(PSBs) auch wand- oder gar labyrinthartige Strukturen bilden. Allen Formen ist gemein, dass in ihnen eine erhöhte Aktivität von Versetzungen stattfindet und dass sie beim Austritt an der Metalloberfläche Ex- und Intrusionen erzeugen.
 == Untersuchungsverfahren ==
-Im Labor wird häufig der symmetrische [[Zugversuch|Zug]]-[[Druckversuch|Druck]]-Versuch am Modell angewandt: Die eingespannte Materialprobe wird dabei mit konstanter Geschwindigkeit gedehnt und um den gleichen Betrag gestaucht, oder mit konstanter Dehnungs- oder auch mit konstanter Spannungsamplitude bewegt. Die Ergebnisse des Versuchs werden oft auch in ein doppellogarithmisches Diagramm übertragen, dem sogenannten [[Wöhlerversuch|Wöhlerdiagramm]].
+Im Labor wird häufig der symmetrische [[Zugversuch|Zug]]-[[Druckversuch|Druck]]-Versuch am Modell angewandt: Die eingespannte Materialprobe wird dabei mit konstanter Geschwindigkeit gedehnt und um den gleichen Betrag gestaucht, oder mit konstanter [[Dehnung]]s- oder auch mit konstanter [[Mechanische Spannung|Spannungs]][[amplitude]] bewegt. Die Ergebnisse des Versuchs werden oft in ein doppel[[Logarithmische Darstellung|logarithmisches Diagramm]] übertragen, das [[Wöhlerversuch #Wöhlerkurve|Wöhlerdiagramm]].
-Unter Verwendung des [[Transmissionselektronenmikroskop]]s (TEM) wurde Anfangs die Versetzungsstruktur der PSBs erforscht. Um Versetzungen abzubilden, ist in den letzten Jahren ein neues Beobachtungsverfahren zum Einsatz gelangt, das [[Electron Channeling Contrast Imaging]]  (ECCI). Die ECCI-Methode hat den Vorteil, dass die nahe an der Kristalloberfläche liegenden Versetzungen zerstörungsfrei unter Verwendung eines [[Rasterelektronenmikroskop]]s (REM) detektiert werden können.
+Unter Verwendung des [[Transmissionselektronenmikroskop]]s (TEM) wurde anfangs die Versetzungsstruktur der PSBs erforscht. Um Versetzungen abzubilden, ist in den letzten Jahren ein neues Beobachtungsverfahren zum Einsatz gelangt, das [[Electron Channeling Contrast Imaging]] (ECCI). Diese Methode hat den Vorteil, dass die nahe an der Kristalloberfläche liegenden Versetzungen zerstörungsfrei unter Verwendung eines [[Rasterelektronenmikroskop]]s (REM) detektiert werden können.
 == Siehe auch ==
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 == Literatur ==
-* Henning M., Schäfer R.: Anisotrope Materialdaten einzelner Körner im Polykristall, In: Meyer L. W.: Arbeitskreistreffen "Werkstoff und Simulation" am 23. Mai 2007 in Erlangen im Rahmen des DFG SPP 1138 "Modellierung von Größeneinflüssen bei Fertigungsprozessen" – Vorträge. Chemnitz: Eigenverlag, {{ISSN|1860-8698}}, 2007
+* M. Henning, R. Schäfer: ''Anisotrope Materialdaten einzelner Körner im Polykristall.'' In: L. W. Meyer: ''Arbeitskreistreffen "Werkstoff und Simulation" am 23. Mai 2007 in Erlangen im Rahmen des DFG SPP 1138 "Modellierung von Größeneinflüssen bei Fertigungsprozessen" – Vorträge.'' Eigenverlag, Chemnitz 2007 {{ISSN|1860-8698}}.
 * {{Literatur
-|Autor= H.-J. Christ, H. Mughrabi, C. Wittig-Link
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-* Macherauch E. Praktikum in Werkstoffkunde Vieweg Verlag, Braunschweig, 6. Auflage (1985) 252–291
+* E. Macherauch: ''Praktikum in Werkstoffkunde.'' 6. Auflage. Vieweg Verlag, Braunschweig 1985, ISBN 3-528-53306-4, S. 252–291.
-* Munz D., Schwalbe K., Mayr P. Dauerschwingverhalten metallischer Werkstoffe Vieweg-Verlag, Braunschweig (1971)
+* D. Munz, K. Schwalbe, P. Mayr: ''Dauerschwingverhalten metallischer Werkstoffe.'' Vieweg-Verlag, Braunschweig 1971, ISBN 3-528-07702-6.
-* Werkstoffwissenschaft und Methodik  von  Prof. Dr. Horst Vehoff, UNI - Saarland, 2004
+* Horst Vehoff: ''Werkstoffwissenschaft und Methodik.'' UNI – Saarland, 2004.
-==Weblinks==
+== Weblinks ==
-* [http://www.uni-saarland.de/fak8/wwm/research/dip_welsch/ecci-anwendungen.pdf Anwendungen ECCI] (PDF-Datei; 5,86 MB)
+* [https://web.archive.org/web/20151206191106/http://www.uni-saarland.de/fak8/wwm/research/dip_welsch/ecci-anwendungen.pdf Anwendungen ECCI] (PDF-Datei; 5,86 MB)
-* University of Cambridge: [http://www.msm.cam.ac.uk/doitpoms/tlplib/BD6/results.php   Impact tests]
+* University of Cambridge: [http://www.msm.cam.ac.uk/doitpoms/tlplib/BD6/results.php Impact tests]
 [[Kategorie:Kristallographie]]