Citation for published version (APA): Soer, W. A. (2006). Interactions between Dislocations and Grain Boundaries s.n.

Vergelijkbare documenten
Van 'gastarbeider' tot 'Nederlander' Prins, Karin Simone

Improving the properties of polymer blends by reactive compounding van der Wal, Douwe Jurjen

Citation for published version (APA): Mazzola, P. (2016). Phenylketonuria: From body to brain [Groningen]: Rijksuniversiteit Groningen

Quantitative STIR MRI as prognostic imaging biomarker for nerve regeneration Viddeleer, Alain

University of Groningen. De afkoelingsperiode in faillissement Aa, Maria Josepha van der

Laat maar zitten Janssen, Janine Hubertina Lambertha Joseph

De betrouwbaarheid van kleinschalige methoden voor waterzuivering Kaaij, Rachel van der

University of Groningen. Up2U Harder, Annemiek T.; Eenshuistra, Annika

University of Groningen

University of Groningen. Zorgvermijding en zorgverlamming Schout, Hendrik Gerrit

University of Groningen

Schoolsucces van Friese leerlingen in het voortgezet onderwijs de Boer, Hester

Mensen met een verstandelijke handicap en sexueel misbruik Kooij, D.G.

Citation for published version (APA): Veeze, P. (1968). Rationale and methods of early detection in lung cancer. [S.n.].

Neuroanatomical changes in patients with loss of visual function Prins, Doety

Multiple sclerose Zwanikken, Cornelis Petrus

Dynamics of inner ear pressure change with emphasis on the cochlear aqueduct Laurens-Thalen, Elisabeth Othilde

Procesevaluatie van het Navigator project Jager, John Mike

Citation for published version (APA): Scheepstra, A. J. M. (1998). Leerlingen met Downs syndroom in de basisschool Groningen: s.n.

Multiple sclerose Zwanikken, Cornelis Petrus

University of Groningen

Bouwen op een gemeenschappelijk verleden aan een succesvolle toekomst Welling, Derk Theodoor

University of Groningen. Eerste Hulp vaker ter plaatse Verhage, Vera

Interactie als gereedschap Koole, Tom

University of Groningen. Electron Holography of Nanoparticles Keimpema, Koenraad

Citation for published version (APA): Verbakel, N. J. (2007). Het Chronische Vermoeidheidssyndroom, Fibromyalgie & Reuma.

Citation for published version (APA): Roodenburg, J. L. N. (1985). CO2-laserchirurgie van leukoplakie van het mondslijmvlies. [S.l.]: [S.n.].

Een model voor personeelsbesturing van Donk, Dirk

Zorgen rondom IVF Boekaar, J.; Riemersma, M.

The diversity puzzle Mäs, Michael

Electric double layer interactions in bacterial adhesion and detachment Poortinga, Albert Thijs

Draagvlak migratiebeleid Postmes, Thomas; Gordijn, Ernestine; Kuppens, T.; Gootjes, Frank; Albada, Katja

University of Groningen. Hulp op maat voor leerlingen met leerproblemen in het vmbo Mombarg, Remo

Citation for published version (APA): Weide, M. G. (1995). Effectief basisonderwijs voor allochtone leerlingen Groningen: s.n.

University of Groningen. De besmettelijkheid van de ftisis Groenhuis, Dirk Johan Jacob

Hypothalamus, pituitary and thyroid. The control system of thyroid hormone production. Sluiter, Wim J.

Citation for published version (APA): Haas, M-J. D. (2001). Grain boundary phenomena and failure of aluminium alloys Groningen: s.n.

Molecular aspects of HNPCC and identification of mutation carriers Niessen, Renee

The development of stable influenza vaccine powder formulations for new needle-free dosage forms Amorij, Jean-Pierre

University of Groningen. Inferior or superior Carmona Rodriguez, Carmen

The importance of tactical skills in talent development Kannekens, Rianne

University of Groningen. Vrije en reguliere scholen vergeleken Steenbergen, Hilligje

University of Groningen. Resultaat van pleegzorgplaatsingen Oijen, Simon van

Uw mening over gaswinning uit het Groningen-gasveld: Onderzoeksresultaten fase 2 Hoekstra, Elisabeth; Perlaviciute, Goda; Steg, Emmalina

Intrapersonal factors, social context and health-related behavior in adolescence Veselska, Zuzana

Citation for published version (APA): Hoekstra, H. J. (1982). Fractures of the proximal femur in children and adolescents [S.n.]

University of Groningen

Improving metabolic control in NIDDM patients referred for insulin therapy Goddijn, Patricia Petra Maria

University of Groningen. Positron emission tomography in urologic oncology Jong, Igle Jan de

Structural domains in thin films of ferroelectrics and multiferroics Venkatesan, Sriram

Cryosurgery in cervical intraepithelial neoplasia. A morphometric study Boonstra, Hendrik

University of Groningen. Living with Rheumatoid Arthritis Benka, Jozef

Development and description of controlled release formulations for use in powder detergents Hartman Kok, Paul Jean Antoine

Citation for published version (APA): Wouters, O. (2006). Plasticity in Aluminum Alloys at Various Length Scales s.n.

Understanding the role of health literacy in self-management and health behaviors among older adults Geboers, Bas

University of Groningen. Enabling knowledge sharing Smit - Bakker, Marloes

University of Groningen. Stormy clouds in seventh heaven Meijer, Judith Linda

Transcriptome analysis to investigate the link between obesity and its metabolic complications Wolfs, Marcel Guillaume Maria

Perceptual interactions in human vision and implications for information visualization van den Berg, Ronald

Man of vrouw? Een onderzoek naar sekseverschillen in reacties op chronische aandoeningen Roeke, M.

Understanding the role of health literacy in self-management and health behaviors among older adults Geboers, Bas

Cervical cancer, proxies for HPV exposure, screening scare and use of proximal and distal defense behaviors in fear buffering Leckie, Glenn

Oxidative dehydrogenation of ethylbenzene under industrially relevant conditions Zarubina, Valeriya

Today's talented youth field hockey players, the stars of tomorrow? Gemser, Marije

University of Groningen. Risk factors for injury in talented soccer and tennis players van der Sluis, Alien

Lamotrigine in bipolar depression Loos, Marcus Lambertus Maria van der

Helping infants and toddlers in Foster family care van Andel, Hans

Citation for published version (APA): Tijdschrift voor Genderstudies (2018). Jaarrekening Stichting Tijdschrift voor Vrouwenstudies.

Citation for published version (APA): van der Ploeg, J. (1997). Instrumental variable estimation and group-asymptotics Groningen: s.n.

Citation for published version (APA): Ambrosio de Castro, A. H. (2006). Atmospheric NH3 deposition, S and N metabolism in curly kale s.n.

University of Groningen. BNP and NT-proBNP in heart failure Hogenhuis, Jochem

Citation for published version (APA): Egberink, I. J-A. L. (2010). Applications of item response theory to non-cognitive data Groningen: s.n.

Verbindingskracht & combinatievermogen de Vries ev Delies, Jantina Jantje

The role of camp-dependent protein kinase A in bile canalicular plasma membrane biogenesis in hepatocytes Wojtal, Kacper Andrze

Citation for published version (APA): Crane, L. M. A. (2011). Intraoperative fluorescence imaging in cancer Groningen: s.n.

Opvoeding op school en in het gezin. Onderzoek naar de samenhang tussen opvoeding en de houding van jongeren ten opzichte van sociale grenzen

Citation for published version (APA): Kondratyuk, S. (2000). Dressing the nucleon causally Groningen: s.n.

The etiology of functional somatic symptoms in adolescents Janssens, Karin

Citation for published version (APA): Sarkova, M. (2010). Psychological well-being and self-esteem in Slovak adolescents. Groningen: s.n.

Knowledge, chance, and change Kooi, Barteld

Size-dependent plasticity in contact/friction: from discrete dislocation dynamics inside an asperity to statistical summation over asperities

University of Groningen. Symptoms of Distress and Imbalance in Children Nijboer, J.M.

University of Groningen. Paula voor goud Piersma, Theun. Published in: Vogels+

University of Groningen. Quantitative CT myocardial perfusion Pelgrim, Gert

On the mechanism of prokaryotic glutamate transporter homologues Groeneveld, Maarten

Condition-based maintenance for complex systems Olde Keizer, Minou Catharina Anselma

University of Groningen. The impact of political factors on drivers of economic growth Klomp, Johannes Gerardus

University of Groningen. Safe and Sound van den Bosch, Kirsten Anna-Marie

University of Groningen. Symptom network models in depression research van Borkulo, Claudia

Citation for published version (APA): Holwerda, A. (2013). Work outcome in young adults with disabilities Groningen: s.n.

Self-reported health and health risky behaviour of Roma adolescents in Slovakia Kolarčik, Peter

University of Groningen. Embryogenesis and neogenesis of the endocrine pancreas Gangaram-Panday, Shanti Tireshma

De primaire frozen shoulder Stenvers, Jan Derek

University of Groningen. De emergentie en evolutie van drie werelden de Vries, André

University of Groningen. Photochromic molecular switches Robertus, Jort

Orthopedagogische thuisbegeleiding voor gezinnen met een jong chronisch ziek kind Oenema-Mostert, Christine Elina

Relaxation and decoherence in quantum spin system Yuan, Shengjun

University of Groningen

University of Groningen. Dwaallichten, struikeltochten, tolwegen en zangsporen Roodbol, Pieternella

Monolayer and thin film behaviour of stereoregular poly(methacrylates) Brinkhuis, Richard Hendrikus Gerrit

Transcriptie:

University of Groningen Interactions between Dislocations and Grain Boundaries Soer, Wouter Anthon IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below. Document Version Publisher's PDF, also known as Version of record Publication date: 2006 Link to publication in University of Groningen/UMCG research database Citation for published version (APA): Soer, W. A. (2006). Interactions between Dislocations and Grain Boundaries s.n. Copyright Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Take-down policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum. Download date: 16-07-2017

Dislocaties (lijnfouten) en korrelgrenzen (vlakfouten) zijn twee typen roosterfouten die in grote mate het deformatiegedrag van metalen bepalen. Permanente deformatie van een kristallijn materiaal gaat op microscopische schaal gepaard met het ontstaan en de beweging van dislocaties; uitvoerige kennis van deze processen is noodzakelijk om de mechanische eigenschappen te begrijpen en te veranderen. Metalen en legeringen komen normaal gesproken voor in polykristallijne vorm: ze bestaan uit meerdere korrels die begrensd worden door korrelgrenzen. Deze korrelgrenzen zijn eveneens bepalend voor de materiaaleigenschappen, onder andere doordat ze de beweging van dislocaties kunnen hinderen. De precieze interactie tussen dislocaties en korrelgrenzen is een gecompliceerd verschijnsel dat zich op verschillende manieren kan manifesteren. Dit proefschrift richt zich op deze interactiemechanismen en de gevolgen daarvan voor de microscopische en macroscopische mechanische eigenschappen van het materiaal. Centraal staan hierbij aluminium-magnesiumlegeringen; in deze legeringen wordt de invloed van magnesium op de bovengenoemde mechanismen onderzocht. Twee experimentele technieken die veelvuldig gebruikt zijn in het onderzoek zijn nanoindentatie en transmissie-elektronenmicroscopie. Korrelgrenzen en het begin van plastisch gedrag Met behulp van nanoindentatie kan deformatie, en daarmee dislocaties, op submicrometerschaal bij korrelgrenzen aangebracht worden terwijl de resulterende mechanische respons wordt gemeten. Dit principe vormt het uitgangspunt van een reeks experimenten, waarin de beginstadia van plastische deformatie van korrelgrenzen worden onderzocht. Hiervoor zijn bikristallijne preparaten van kubisch ruimtelijk gecentreerde (bcc) metalen gebruikt. De reden om voor bikristallen te kiezen is dat de korrelgrensparameters hierin constant en eenduidig gedefinieerd zijn; daarnaast vertonen korrelgrenzen in bcc metalen een grote intrinsieke weerstand tegen transmissie van dislocaties, wat de metingen aanzienlijk vergemakkelijkt. De indentatierespons is gemeten als functie van de afstand tot de korrelgrens in een Mo bikristal met een coherente Σ3 grens, een Mo bikristal met een Σ11 grens en een Fe-Si bikristal met een hoge-hoekkorrelgrens. 127

In de Mo bikristallen leidt de aanwezigheid van een korrelgrens tot een meetbare verandering van het punt waarop plastische deformatie begint. Een Mo kristal kan onder indentatie elastisch belast worden tot de kritische schuifspanning voor nucleatie van dislocaties onder de indenter bereikt wordt. Dit punt wordt gekenmerkt door een plateau in de kracht-verplaatsingscurve. De nucleatie van dislocaties aan de Σ3 korrelgrens wordt significant wanneer de indentatie zich binnen 300 nm van de grens bevindt. Uit deze afstand kan een afschatting worden gemaakt van de kritische schuifspanning voor dit proces, nl. 1.8 GPa. De indentatiecurves van het Fe-Si bikristal laten naast het bovengenoemde plateau een ander kenmerkend plateau zien, dat sterk gecorreleerd is aan de nabijheid van de korrelgrens. Op grond van energetische overwegingen wordt aannemelijk gemaakt dat hieraan een dislocatiemechanisme ten grondslag ligt, namelijk transmissie van dislocaties door de korrelgrens. De dislocaties hopen zich op tussen de indenter en de korrelgrens totdat de schuifspanning aan de korrelgrens zo groot wordt, dat emissie van dislocaties in het aangrenzende kristal plaatsvindt. De lengte van de ophoping kan worden bepaald uit de meetgegevens; hiermee kan vervolgens een kwantitatieve maat voor de weerstand van een korrelgrens tegen het doorlaten van dislocaties worden afgeschat. De onderzochte nanoindentatiemethode biedt op deze manier de unieke mogelijkheid om zeer lokaal de sterkte van individuele korrelgrenzen te meten. Plasticiteit in ultrafijnkorrelige Al-Mg legeringen De waarneming van de microscopische deformatie die door een nanoindentatieexperiment wordt aangebracht vindt normaliter achteraf plaats door middel van atomaire-krachtmicroscopie (AFM) of transmissie-elektronenmicroscopie (TEM). Aan deze indirecte methode zijn enkele nadelen verbonden. Zo is het niet mogelijk om tijdsafhankelijke deformatieprocessen tijdens de indentatie waar te nemen. Verder verschilt de achteraf waargenomen deformatie vaak van die tijdens de indentatie door het optreden van relaxatie. De recentelijk ontwikkelde techniek van in situ nanoindentatie in een TEM biedt de mogelijkheid om tijdens de indentatie rechtstreeks dynamische processen waar te nemen en is daarmee niet onderhevig aan bovengenoemde beperkingen. Met deze techniek is het deformatiegedrag van dunne Al en Al-Mg lagen met een korrelgrootte van enkele honderden nanometers bestudeerd. In de Al-Mg lagen verloopt de beweging van dislocaties tijdens indentatie sprongsgewijs door de interactie met opgeloste Mg atomen. De 128

Interactions between dislocations and grain boundaries waargenomen sprongafstand in een Al-2.6%Mg laag is ongeveer 50 nm. Dit komt overeen met de theoretische gemiddelde afstand tussen obstakels bij diffuse interactie. Bij krachtgestuurde nanoindentatie heeft deze interactie een significante invloed op de gemeten belastingscurve. In zuiver Al bevat de curve verscheidene plateaus die aan dislocatienucleatie en voortbeweging worden toegeschreven. Deze plateaus zijn kleiner of zelfs afwezig in Al-Mg legeringen, waar de voortbeweging wordt afgeremd door de interactie met oplossingsatomen. Bij nanoindentatie van de ultrafijnkorrelige Al laag wordt beweging van zowel lage- als hoge-hoekkorrelgrenzen waargenomen. Het optreden van dit deformatiemechanisme, dat bij een homogene spanningsverdeling alleen bij nanokristallijne materialen voorkomt, kan worden verklaard door de hoge spanningsgradiënten die bij indentatie een rol spelen. In tegenstelling tot deze waarneming in zuiver Al vindt in geen van de Al-Mg lagen dergelijke beweging van hoge-hoekkorrelgrenzen plaats. Dit geldt voor legeringen met Mg concentraties zowel boven als onder de oplossingslimiet van Mg in Al bij kamertemperatuur. Het vastzetten van de korrelgrenzen wordt daarom toegeschreven aan opgelost Mg. We vermoeden dat de aanwezigheid van Mg atomen de atomaire structuur verandert en daarmee het spanningsveld van de korrelgrenzen. Bij lage-hoekkorrelgrenzen wordt dit effect overigens niet waargenomen. Deze grenzen kunnen worden beschreven als een netwerk van afzonderlijke dislocaties waartussen de interactie te verwaarlozen is. De benodigde spanning om een lage-hoekkorrelgrens te verplaatsen is daarom vele malen lager dan voor een hoge-hoekkorrelgrens. Bij korrelgroottes kleiner dan enkele honderden nanometers wordt de deformatie van metalen in toenemende mate geaccommodeerd door korrelgrenzen en slechts in mindere mate door conventionele dislocatiemechanismen. De waarneming dat korrelgrenzen effectief vastgepind kunnen worden door opgelost Mg is vanuit dit oogpunt zeer interessant voor de ontwikkeling van ultrafijnkorrelige en nanokristallijne aluminiumlegeringen. Superplasticiteit in grofkorrelige Al-Mg legeringen Het laatste deel van dit proefschrift staat in het teken van het deformatiegedrag van Al-Mg legeringen met een beduidend hogere korrelgrootte van ongeveer 50 µm. Op hoge temperatuur en bij bepaalde reksnelheden vertonen deze legeringen superplastisch gedrag. Superplastische materialen kunnen bij een relatief lage vloeispanning een zeer hoge rek van minstens enkele honderden procenten 129

ondergaan zonder te breken. Door deze eigenschap vormen ze een zeer geschikte materiaalklasse voor de productie van componenten met complexe vormen. Het belangrijkste kenmerk van superplastische materialen is de hoge gevoeligheid van de vloeispanning voor de reksnelheid; deze zorgt ervoor dat insnoeringen tijdens het deformatieproces worden onderdrukt waardoor de karakteristieke hoge rekwaarden kunnen worden gerealiseerd. In grofkorrelige Al-Mg legeringen wordt superplastische deformatie bewerkstelligd door viskeuze voortbeweging van dislocaties. De interactie tussen de dislocaties en de opgeloste Mg atomen zorgt in dit geval voor de hoge reksnelheidsgevoeligheid. De viskeuze voortbeweging van dislocaties gaat gepaard met dynamische reconstructie van de microstructuur, die de ductiliteit van de legeringen zowel voordelig als nadelig kan beïnvloeden. Deze reconstructiemechanismen zijn onderzocht door de microstructuur als functie van de rek te analyseren bij verschillende reksnelheden en temperaturen. Bij reksnelheden hoger dan 10-1 s -1 treedt dynamische rekristallisatie op. Dit uit zich in de snelle groei van korrels en leidt uiteindelijk tot vroegtijdige breuk. De optimale reksnelheid ligt rond 10-2 s -1 ; dynamisch herstel van de dislocatiestructuur zorgt in dit regime voor een maximale ductiliteit met rekwaarden hoger dan 300%. Het dynamische herstel gaat gepaard met de vorming van subkorrelgrenzen en lage-hoekkorrelgrenzen, waardoor de microstructuur effectief wordt verfijnd. Dit proces voltrekt zich relatief langzaam doordat de stapelfoutenergie in Al-Mg aanzienlijk lager is dan in zuiver Al. In eerste instantie vormen de nieuwe subkorrels zich langs de originele korrelgrenzen; pas bij een rek rond 100% is de substructuur uniform. Met een optimale reksnelheid rond 10-2 s -1 vormen de grofkorrelige Al- Mg legeringen een aantrekkelijk alternatief voor conventionele fijnkorrelige superplastische Al-Mg legeringen. In deze fijnkorrelige legeringen wordt superplasticiteit toegeschreven aan het langs elkaar glijden van korrelgrenzen, waarvoor gewoonlijk lagere reksnelheden vereist zijn (10-4 tot 10-3 s -1 ). Een ander voordeel van de grofkorrelige legeringen is dat de deformatiemechanismen minder afhankelijk zijn van de korrelgrootte, waardoor de preparatie van deze materialen veel eenvoudiger is. Samengevat heeft het onderzoek geleid tot nieuwe inzichten met betrekking tot de interactie tussen dislocaties en korrelgrenzen op uiteenlopende lengteschalen, waarbij specifiek de invloed van Mg in Al-Mg legeringen op deze interactie is verduidelijkt. 130