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Dislocations in complex intermetallic phases – deformation mechanisms determination by nano-mechanical testing

Freund, Martina Sophia Dominique^RWTH*

2024 & 2025

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Martina Sophia Dominique Freund, M. Sc. RWTH

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2024

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2024, Kumulative Dissertation

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2025

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Korte-Kerzel, Sandra (Thesis advisor)^RWTH* ; Dehm, Gerhard (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2024-11-25

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2025-00002
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/999906/files/999906.pdf

Einrichtungen

1. Lehrstuhl für Werkstoffphysik und Institut für Metallkunde und Materialphysik (523110)
2. Fachgruppe für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (520000)

Projekte

1. SFB 1394 A05 - Verallgemeinerte Verformungsmechanismen-Karten und Wechselwirkung von Versetzungsdefektphasen mit Leerstellen in Laves-Phasen (A05) (437412665) (437412665)
2. DFG project G:(GEPRIS)409476157 - SFB 1394: Strukturelle und chemische atomare Komplexität – Von Defekt-Phasendiagrammen zu Materialeigenschaften (409476157) (409476157)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
electron microscopy (frei) ; laves phases (frei) ; off-stoichiometry (frei) ; plasticity (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Laves Phasen stellen eine Klasse von intermetallischen Verbindungen mit einzigartigen Strukturen und Eigenschaften dar. Die Erforschung dieser Phasen kann zur Entdeckung neuartiger Werkstoffe mit wünschenswerten Eigenschaften für verschiedene Anwendungen führen, z. B. in der Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Elektronikindustrie. Interessant sind diese für Mehrkomponenten-Legierungssysteme wie Mg-Al-Ca, um die Mg-Hauptmatrix zu verstärken. Durch die Untersuchung ihrer Bildung und ihrer Eigenschaften können die Forscher die Legierungszusammensetzungen für bestimmte Zwecke optimieren, z. B. zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften oder zur Senkung der Materialkosten. Um dieses System und die Wechselwirkung der Hauptmatrix mit den Laves Phasen untersuchen zu können, müssen die Eigenschaften der Laves Phasen entschlüsselt werden, um mehr Erkenntnisse über die Plastizität und die mechanischen Eigenschaften zu gewinnen. Die Untersuchung von Laves Phasen trägt zu unserem Verständnis der Phasenstabilität und des Einflusses der Chemie bei. Dieses Wissen ist entscheidend für die Vorhersage des Verhaltens von Materialien unter verschiedenen Bedingungen. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist es, mehr Einblicke in das Versetzungsverhalten der gebildeten Laves Phasen des Mg-Al-Ca-Systems, der hexagonalen C14 CaMg2 und kubischen C15 CaAl2 Laves Phase, zu erhalten. Daher wurde dieses in Unterziele unterteilt: i) welche Gleitsysteme aktiviert werden können, ii) der Einfluss der Temperatur und der lokalen Chemie auf das Versetzungsverhalten und iii) der Versuch, die Frage zu beantworten, ob die Erkenntnisse über die mechanischen Eigenschaften und das Versetzungsverhalten sowie deren Änderungen mit der Temperatur und der lokalen Chemie auf ähnlich geschichtete Laves Phasen Typen übertragen und des Weiteren für Laves Phasen verallgemeinert werden können. Die möglichen Gleitsysteme wurden durch eine korrelative Untersuchung der Oberflächenspuren um die Eindringstellen analysiert. Dazu wurden die Kornorientierungen (mit Hilfe der Elektronenrückstreuungsbeugung (EBSD)) aufgenommen und mit Sekundärelektronenbildern (SE) von sich bildenden Gleitebenen um eine Eindringstelle abgeglichen. Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM)-Analysen haben neue Gleitebenen {112}, {113}, {114}, {115}, {116} und {1 1 11} identifiziert, die als {11n} Ebenen zusammengefasst werden, mit einem Burgers-Vektor

Laves phases represent a class of intermetallic compounds with unique structures and properties. Exploring these phases can lead to the discovery of novel materials with desirable characteristics for various applications, such as in the aerospace, automotive, and electronics industries. Interesting are these for multi-component alloy systems like the Mg-Al-Ca, to strengthen the main magnesium (Mg) matrix. By studying their formation and properties, researchers can optimise alloy compositions for specific purposes, such as enhancing corrosion resistance, improving mechanical properties, or reducing material costs. Especially to be able to investigate this system and the interaction of the main matrix with the Laves phases, the properties of Laves phases must be unravelled to get more knowledge in terms of plasticity and mechanical properties, to have further the ability to understand the interaction. Investigating different compositions of Laves phases contributes to our understanding of phase stabilityand the influence of chemistry on the mechanical properties. This knowledge is crucial for predicting the behaviour of materials under different conditions. The overarching goal of this thesis is to get more insights into the dislocation behaviour of the formed Laves phases of the Mg-Al-Ca system, namely the hexagonal C14 CaMg2 and the cubic C15 CaAl2 Laves phase. Therefore, this thesis was subdivided into sub-goals: i) which slip systems can be activated, ii) the influence of the temperature and the local chemistry on the dislocation behaviour, and iii) the attempt to answer the question if the findings of mechanical properties and dislocation behaviour and their changes with temperature and local chemistry can be transferred to similar stacked phases and furthermore be generalisable for Laves phases at all. The possible slip systems were analysed by a correlative investigation of the surface traces around indentation marks. Therefore, the grain orientations (using electron backscatter diffraction(EBSD)) were taken and aligned with secondary electron (SE) images of forming slip traces around an indentation mark. Transmission electron microscopy (TEM) analyses have identified new slip planes {112}, {113}, {114}, {115}, {116}, and {1 1 11}, summarized as the {11n} planes, with a Burgers vector

OpenAccess:
PDF
(additional files)

Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis

Format
online

Sprache
English

Externe Identnummern
HBZ: HT030925460

Interne Identnummern
RWTH-2025-00002
Datensatz-ID: 999906

Beteiligte Länder
Germany