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41	Beitrag zur Eigenschaftsoptimierung von ausscheidungshärtbaren niedriglegierten Kupfer-Titan-Legierungen Kurdewan, Tom 25 February 2022 (has links) Die Arbeit befasst sich mit der Ausscheidungshärtung und deren Einfluss auf mechanische und elektrische Eigenschaften von Kupfer-Titan-Legierungen mit Legierungsgehalten unter 1 Ma.-% Titan. Ein besonderer Fokus lag dabei auf der Optimierung der erzielbaren elektrischen Leitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit. Die zentralen Inhalte der Untersuchungen waren: • Der Einfluss des Titangehalts, der Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung auf die aus der Ausscheidungshärtung resultierenden mechanischen und elektrischen Eigenschaftsänderungen wurde anhand von Legierungen mit 0,2 Ma.-% bis 1 Ma.-% Titan untersucht. • Der Einfluss einer erhöhten Versetzungsdichte auf die Ausscheidungshärtung und die daraus resultierenden Eigenschaften wurde anhand von unterschiedlich stark kaltumgeformten und ausscheidungsgehärteten Proben ermittelt. • Die Untersuchung des Optimierungspotentials der elektrischen Leitfähigkeit durch den Einsatz von geringen Mengen von Aluminium, Nickel, Silizium, Zink und Zinn. • Die Bestimmung des Einflusses einer Kombination von vorgelagerter Kaltumformung und Einsatz eines dritten Legierungselements auf die aus der Ausscheidungshärtung resultierenden mechanischen und elektrischen Eigenschaften. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals nach dem derzeit bekannten Stand der Technik und der Literatur umfassend die Ausscheidungshärtung von Kupfer-Titan-Legierungen mit weniger als 1 Ma.-% Titan untersucht. Bisherige Untersuchungen beschäftigten sich mit dem Bereich von 1,5 Ma.-% bis 6 Ma.-% Titan und in der industriellen Anwendung kommt bisher nur eine Legierung mit 3 Ma.-% Titan zum Einsatz. Aufgrund der guten, durch Ausscheidungshärtung erreichbaren, mechanischen Eigenschaften werden Kupfer-Titan-Legierungen in binärer Form oder als Mehrstofflegierungen mit Titan als Hauptlegierungselement als Substitutionswerkstoffe für Kupfer-Beryllium-Legierungen angesehen. So kommen diese vermehrt bei Steckverbindern im Automobilbau oder als Werkstoff für den Batteriekontakt oder die Kamera in Smartphones zum Einsatz. Jedoch weisen Kupfer-Titan-Legierungen eine deutlich geringere elektrischen Leitfähigkeit als Kupfer-Beryllium-Legierungen auf. Der Ansatz für die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen ist, dass durch den Einsatz geringerer Titan-Gehalte in Kombination mit geeigneter Wärmebehandlung und Optimierung durch vorgelagerte Kaltumformung und den Einsatz weiterer Legierungselemente eine möglichst hohe elektrische Leitfähigkeit bei Erhalt guter mechanischer Eigenschaften erreichbar wird. Die experimentellen Untersuchungen von Kupfer-Titan-Legierungen mit bis zu 1 Ma.-% Titan und deren Wärmebehandlungen zur Erzielung verschiedener Auslagerungszustände zeigen, dass vor allem Legierungen mit 0,8 Ma.-% bis 1 Ma.-% Titan ein großes Potential hinsichtlich einer Ausscheidungshärtung aufweisen. Bei diesen lassen sich durch die Ausscheidungshärtung gute mechanische Eigenschaften und eine gute elektrische Leitfähigkeit einstellen. Eine deutliche Steigerung dieser Werkstoffkennwerte ist vor allem durch eine vorgelagerte Kaltumformung zu erzielen. Die Verwendung geringer Anteile an Silizium und Zink führten zu einer Beschleunigung der Ausscheidungshärtung bei einem ähnlichen Eigenschaftsprofil. Durch den Einsatz einer vorgelagerten Kaltumformung bei den Legierungen mit geringen Zusätzen von dritten Elementen zeigte sich noch eine erheblich schnellere Aushärtung bei Erzielung guter Ergebnisse für die Härte, Zugfestigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Vor allem die schnelle Aushärtung liefert eine gute Grundlage für eine wirtschaftliche und energieeffiziente Herstellung dieser Legierungen in einer industriellen Anwendung. info:eu-repo/classification/ddc/620 ddc:620 Kupferlegierung Titan Aushärtung Mechanische Eigenschaft Elektrische Eigenschaft Kaltumformen
42	Strengthening Mechanisms in Microtruss Metals Ng, Evelyn 18 December 2012 (has links) Microtrusses are hybrid materials composed of a three-dimensional array of struts capable of efficiently transmitting an externally applied load. The strut connectivity of microtrusses enables them to behave in a stretch-dominated fashion, allowing higher specific strength and stiffness values to be reached than conventional metal foams. While much attention has been given to the optimization of microtruss architectures, little attention has been given to the strengthening mechanisms inside the materials that make up this architecture. This thesis examines strengthening mechanisms in aluminum alloy and copper alloy microtruss systems with and without a reinforcing structural coating. C11000 microtrusses were stretch-bend fabricated for the first time; varying internal truss angles were selected in order to study the accumulating effects of plastic deformation and it was found that the mechanical performance was significantly enhanced in the presence of work hardening with the peak strength increasing by a factor of three. The C11000 microtrusses could also be significantly reinforced with sleeves of electrodeposited nanocrystalline Ni-53wt%Fe. It was found that the strength increase from work hardening and electrodeposition were additive over the range of structures considered. The AA2024 system allowed the contribution of work hardening, precipitation hardening, and hard anodizing to be considered as interacting strengthening mechanisms. Because of the lower formability of AA2024 compared to C11000, several different perforation geometries in the starting sheet were considered in order to more effectively distribute the plastic strain during stretch-bend fabrication. A T8 condition was selected over a T6 condition because it was shown that the plastic deformation induced during the final step was sufficient to enhance precipitation kinetics allowing higher strengths to be reached, while at the same time eliminating one annealing treatment. When hard anodizing treatments were conducted on O-temper and T8 temper AA2024 truss cores, the strength increase was different for different architectures, but was nearly the same for the two parent material tempers. Finally, the question of how much microtruss strengthening can be obtained for a given amount of parent metal strengthening was addressed by examining the interaction of material and geometric parameters in a model system. microtruss strengthening copper C11000 aluminum AA2024 cellular metal mechanical properties compressive strength densification energy modulus work hardening precipitation hardening heat treatment nanocrystalline coating aluminum oxide coating coating anodizing electrodeposition strengthening mechanisms geometry pyramidal compression buckling architecture truss uniaxial compression perforation Ramberg-Osgood Holloman nickel-iron annealing relative density periodic cellular hybrid composite microhardness stretch bend peak strength scanning electron microscopy stress strain bending stretching failure yielding column critical buckling strength critical buckling stress yield strength forming 0794
43	Strengthening Mechanisms in Microtruss Metals Ng, Evelyn 18 December 2012 (has links) Microtrusses are hybrid materials composed of a three-dimensional array of struts capable of efficiently transmitting an externally applied load. The strut connectivity of microtrusses enables them to behave in a stretch-dominated fashion, allowing higher specific strength and stiffness values to be reached than conventional metal foams. While much attention has been given to the optimization of microtruss architectures, little attention has been given to the strengthening mechanisms inside the materials that make up this architecture. This thesis examines strengthening mechanisms in aluminum alloy and copper alloy microtruss systems with and without a reinforcing structural coating. C11000 microtrusses were stretch-bend fabricated for the first time; varying internal truss angles were selected in order to study the accumulating effects of plastic deformation and it was found that the mechanical performance was significantly enhanced in the presence of work hardening with the peak strength increasing by a factor of three. The C11000 microtrusses could also be significantly reinforced with sleeves of electrodeposited nanocrystalline Ni-53wt%Fe. It was found that the strength increase from work hardening and electrodeposition were additive over the range of structures considered. The AA2024 system allowed the contribution of work hardening, precipitation hardening, and hard anodizing to be considered as interacting strengthening mechanisms. Because of the lower formability of AA2024 compared to C11000, several different perforation geometries in the starting sheet were considered in order to more effectively distribute the plastic strain during stretch-bend fabrication. A T8 condition was selected over a T6 condition because it was shown that the plastic deformation induced during the final step was sufficient to enhance precipitation kinetics allowing higher strengths to be reached, while at the same time eliminating one annealing treatment. When hard anodizing treatments were conducted on O-temper and T8 temper AA2024 truss cores, the strength increase was different for different architectures, but was nearly the same for the two parent material tempers. Finally, the question of how much microtruss strengthening can be obtained for a given amount of parent metal strengthening was addressed by examining the interaction of material and geometric parameters in a model system. microtruss strengthening copper C11000 aluminum AA2024 cellular metal mechanical properties compressive strength densification energy modulus work hardening precipitation hardening heat treatment nanocrystalline coating aluminum oxide coating coating anodizing electrodeposition strengthening mechanisms geometry pyramidal compression buckling architecture truss uniaxial compression perforation Ramberg-Osgood Holloman nickel-iron annealing relative density periodic cellular hybrid composite microhardness stretch bend peak strength scanning electron microscopy stress strain bending stretching failure yielding column critical buckling strength critical buckling stress yield strength forming 0794

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