Temperaturabhängigkeit der Versetzungsstrukturen in plastisch verformten Al-Pd-Mn- Ein-Quasikristallen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird die Temperaturabhängigkeit des makroskopischen Verformungsverhaltens sowie der dabei erzeugten Versetzungsmikrostruktur von ikosaedrischen Ein-Quasikristallen der Phase Al70,5Pd21Mn8,5 untersucht. Zur Trennung von Verfestigungs- und Erholungprozessen bei der plastischen Verformung wurden im Gegensatz zu bisherigen Arbeiten Druckverformungsexperimente bei möglichst tiefen Temperaturen durchgeführt. Anschließend wurde die Mikrostruktur der verformten Proben in einem Höchstspannungselektronenmikroskop im Beugungskontrast untersucht. Ein Schwerpunkt dieser Untersuchungen lag auf der Bestimmung des Bewegungsmodus der Versetzungen, da die Frage, ob sich die Versetzungen durch Gleiten oder Klettern bewegen, in bisherigen Arbeiten nicht hinreichend geklärt wurde. Dafür wurde die Richtung des physikalischen Anteils des 6-dimensionalen Burgersvektors mit Hilfe von Kontrastauslöschungen der Versetzungen bestimmt, um die aus der äußeren Spannung resultierenden Kräfte auf die Versetzungen zu bestimmen. Zusammen mit der räumlichen Anordnung der Versetzungen kann dann der wahrscheinliche Bewegungsmodus bestimmt werden. Es wurde gefunden, daß sich die Versetzungen überwiegend durch Klettern sowohl unter der außen anliegenden Spannung als auch unter einer chemischen Kraft bewegen. Daraus wurde ein Modell für die plastische Verformung der ikosaedrischen Al-Pd-Mn-Ein-Quasikristallen aufgestellt. Aus den aus Mikrostrukturaufnahmen ermittelten Versetzungsdichten konnte zusammen mit den makroskopischen Verformungsdaten Rückschlüsse auf die fließspannungsbestimmenden Prozesse gezogen werden.

In the present work, the temperature dependence of the macroscopic plastic deformation parameters and of the generated dislocation microstructure was investigated in icosahedral single quasicrystals of the composition Al70,5Pd21Mn8,5. In contrast to previous studies, the compression tests were performed at low temperatures in order to distinguish between the processes of work-hardening and recovery during the plastic deformation. The microstructure of the deformed samples was investigated in a high-voltage transmission electron microscope in the diffraction contrast mode. The work was focussed on the determination of the mode of movement of the dislocations since the question whether the dislocations move by glide or climb has not sufficiently been answered up to now. Accordingly, the physical part of the 6-dimensional Burgers vectors was determined using contrast extinctions of the dislocations to estimate the forces on the dislocations resulting from the externally applied stress. Together with the spatial arrangement of the dislocations, the probable mode of movement was established. It was found that the dislocations move mainly by climb under the external stress as well as under a chemical force. On this basis, a model was derived for the plastic deformation of icosahedral Al-Pd-Mn single quasicrystals. The dislocation densities measured from the micrographs together with the macroscopic deformation data allowed conclusions on the processes determining flow stress.