178 Prakt. Met. Sonderband 52 (2018)
tatsächliche Kontaktfläche um bis zu 60% unterschätzt werden [2]. Dies wirkt sich analog
zu Gleichungen (1) und (2) direkt auf Härte und E-Modul aus und führt zu einer
Überschätzung dieser Materialkennwerte. u. |
Bolshakov und Pharr [2] zeigten in Finite-Elemente-Simulationen, dass ein solches Material-
verhalten insbesondere bei Werkstoffen mit einem hohen Verhältnis von E-Modul zu Fließ-
grenze auftritt. Ein weiterer entscheidender Einflussfaktor ist die Verformungsverfestigung,
wobei ein geringes Verfestigungspotential Pile-Ups begünstigt [3, 4]. Das heißt „weiche“,
Kaltverformte Metalle neigen besonders zu solchen Materialaufwerfungen. Dies kann
dadurch erklärt werden, dass sich die plastische Zone in weichgeglühten Werkstoffen durch
die Verformungsverfestigung über ein größeres Volumen erstreckt und so das Aufschieben
von Material um den Eindringkörper reduziert wird. Diese Einflussfaktoren sind nicht von
vornherein bekannt, jedoch gibt das Verhältnis von verbleibender zu maximaleri
Eindringtiefe h-/ha, einen Hinweis auf mögliche systematische Fehler durch Pile-Ups. Das
Verhältnis kann direkt aus der Kraft-Eindringkurve des Indentationsexperiments abgelesen
werden, wobei ab einem Wert von 0.7 von einem signifikanten Einfluss auf das
Messergebnis ausgegangen werden kann [2]. :
Die Mikrostruktur des untersuchten Materials hat ebenfalls einen starken Einfluss auf das Fo
Aufwurfverhalten. So konnte an einkristallinem Cu gezeigt werden, dass die Pile-Ups .
abhängig von der Kristallorientierung unterschiedliche Formen aufweisen [5]. Auch spielt
die KorngréRe eine entscheidende Rolle. Hu et al. [6] untersuchten diesen Einfluss und or
stellten fest, dass sich in polykristallinem Cu eine maximale Héhe der Pile-Ups bei 300 nm
Korngröße ausbildet. 5 | |
Um das Pile-Up Verhalten in Indentationsexperimenten berücksichtigen zu können, muss 1 RESU
entweder der verbleibende Härteeindruck nachträglich mit optischen Methoden vermessen, |
oder aber, bei bekanntem E-Modul des Probenmaterials, die Versuchsdaten rechnerisch 3 ano
korrigiert werden. Dazu wird aus Gleichung (2) die tatsächliche Kontaktfläche berechnet und
damit nach Gleichung (1) eine Pile-Up korrigierte Härte bestimmt. Diese Methode wurde BEE.
von Joslin und Oliver [7] zur Berücksichtigung von Oberflächenrauheiten vorgestellt und von IS
Goken et al. [8] an Molybdén fiir Pile-Up-Untersuchungen angewandt. Co ARE
Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung zweier Al-Knetlegierungen, A2024 sowie A5182, im FE
grob- und ultrafeinkérnigen Zustand. Dabei wird das Pile-Up Verhalten sowohl aus
Indentationsexperimenten, als auch durch optische Untersuchungen der verbleibenden
Eindriicke mittels unterschiedlicher Methoden analysiert. -
2. MATERIAL UND METHODEN
Die Untersuchungen im grobkérnigen (cg) Ausgangszustand erfolgten in beiden Fällen
normal zur Walzrichtung, wobei das Material AA2024 mit einer T351 (lösungsgeglüht,
gereckt und kaltausgelagert) und AA5182 mit einer 0 (weichgeglüht) Wärmebehandlung
beaufschlagt wurde. Die resultierende Korngröße beträgt bei der AA2024 Legierung etwal
100 um und bei A5182 einige 10 um. Um eine ultrafeinkörnige (ufg) Mikrostruktur,
einzustellen, wurden aus beiden Materialien @8x1 mm Proben drahterodiert und
anschließend mittels des Hochdrucktorsionsverfahrens umgeformt. Dies erfolgte bei As
Raumtemperatur durch 10 Umdrehungen bei einem Druck von 7.5 GPa mit 0.2 U/min,
wodurch sich eine KorngroRensattigung von unter 1 um ber den Probenquerschnitt he in
einstellte. Eine genaue Beschreibung des Prozesses kann in Pippan et al. [9] nachgelesen or
werden. nes
Die metallographische Préparation der Proben erfolgte mit SiC Schieifpapier von P500 bis Eo
P2000, gefolgt von zwei Polierschritten mit 3 um und 1 um Diamantsuspension. Um eine a
