Modellierung der Verfestigung technischer Aluminiumlegierungen

Mülders, Barbara; Gottstein, Günter

doi:HT013322216

Modellierung der Verfestigung technischer Aluminiumlegierungen

Mülders, Barbara (Author)

2001 & 2002

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Barbara Mülders

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2001

Umfang153 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2001

Prüfungsjahr: 2001. - Publikationsjahr: 2002

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Gottstein, Günter (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2001-06-15

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-2764
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/56868/files/02_015.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik (500000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Technische Chemie (frei) ; Aluminiumlegierung (frei) ; Magnesiumlegierung (frei) ; Manganlegierung (frei) ; Verfestigung (frei) ; Fließkurve (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 660

Kurzfassung
In dieser Arbeit wurde das Verfestigungsverhalten technischer Aluminiumlegierungen mit dem Ziel untersucht, eine Beschreibung der Fließkurven in Abhängigkeit der eingestellten Umformparameter Temperatur und Umformgeschwindigkeit zu erhalten. Dabei sind zwei Möglichkeiten der Beschreibung verfolgt worden: Zum einen wurden in der Literatur vorhandene, phänomenologische Modelle auf ihre Anwendbarkeit geprüft und teilweise erweitert. Zum anderen ist ein physikalisches Modell erstellt worden, das die experimentellen Fließkurven im Versetzungsbild beschreibt. Die Versetzungsdichte wurde dazu in die vier Versetzungstypen mobile Stufenversetzungen, mobile Schraubenversetzungen, immobile Versetzungen im Zellinneren und immobile Versetzungen in den Zellwänden aufgeteilt. Für diese vier Strukturvariablen wurden Ratengleichungen in Form nicht-linearer gekoppelter Differentialgleichungen aufgestellt, und ihre Entwicklung mit der Verformung unter Berücksichtigung der Umformparameter berechnet. In die Ratengleichungen gingen eine Vielzahl von physikalischen Parametern ein, deren Größenordnung zwar bekannt war, ihr genauer Wert für die untersuchte Legierung jedoch nicht. Daher wurde ein Optimierungsalgorithmus verwendet, der es ermöglichte, diese Vielzahl von Parametern, die zudem miteinander interkorrelieren, so zu bestimmen, dass sie in physikalisch sinnvollen Wertebereichen lagen, und mit ihnen die experimentell ermittelten Fließkurven beschrieben werden konnten. Die aus diesen Rechnungen erhaltenen Werte für die physikalischen Parameter ließen Vereinfachungen zu, so dass experimentelle Fließkurven im Bereich der Kaltverformung mit Hilfe von zwei physikalischen Parametern zu beschreiben sind. Es konnte gezeigt werden, dass beide Parameter als Funktion der Umformbedingungen physikalisch sinnvoll zu beschreiben sind. Ein wesentlicher Aspekt hierbei ist, dass verformungsinduzierte Leerstellen eine nicht zu vernachlässigende Rolle spielen.

The large strain work hardening behaviour of technical aluminium alloys as function of the deformation temperature and strain rate is described in two ways. First a phenomenological description is made using well known models from literature. For some specific cases the models are expanded. Furthermore a new model is developed which is based on a cellular dislocation structure, taking into account four internal structure variables, namely: the mobile edge dislocation density, the mobile screw dislocation density and the sessile dislocation densities in cell interior and in cell walls. For each of these structural variables a rate equation is developed which considers detailed dislocation reactions. Therefore a significant number of physical parameters are included, that are not all familiar for the commercial Al-alloy. To facilitate the determination of these physical quantities within reasonable physical limits, an optimisation algorithm is incorporated in the model, enabling the description of macroscopic stress-strain-curves within acceptable margin of error. It is then possible with the model, to describe experimental stress-strain-curves of commercial alloys with only two physical quantities for a wide range of deformation conditions. Modelling the experimental stress-strain-curves for different deformation conditions with this new model reveals that the number of deformation-induced vacancies play an important role in describing the stress-strain-behaviour. It could be shown that the number of these deformation-induced vacancies depend on strain rate and deformation temperature.

Fulltext:
PDF
(additional files)