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dc.contributor.advisor Teichler, Helmar Prof. Dr. de
dc.contributor.author Brinkmann, Kevin de
dc.date.accessioned 2006-11-27T15:29:33Z de
dc.date.accessioned 2013-01-18T13:29:43Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:51:03Z de
dc.date.issued 2006-11-27 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B446-A de
dc.description.abstract In dieser Arbeit wird die plastische Verformung eines metallischen Glases mit Hilfe von Molekulardynamik-Simulationen eines binären Modellglases untersucht. Die Parameter des Modells entsprechen denen einer NiZr-Legierung, speziell in der Zusammensetzung Ni0.5Zr0.5. Es werden Verformungssimulationen für kleine Systeme mit 5184 Atomen und große Systeme mit 17500 Atomen in der periodischen Simulationszelle analysiert. Einerseits werden Verformungen mit konstanter Scherrate simuliert, die als volumentreue, reine Scherungen ausgelegt sind. Andererseits werden bereits verformte Proben einer erneuten Verformung unterzogen. Die Nachverformungen werden dabei entweder mit konstanter Scherrate geführt, oder unter konstanter Last, womit die aus dem Experiment bekannten Kriechverformungen modelliert werden.Die Simulationen zum dynamischen Scherversuch führen zu Spannung-Dehnungs-Kurven, welche die in Experimenten an metallischen Gläsern beobachteten Verformungskurven widerspiegeln. Bereits vorverformte Proben zeigen bei Nachverformungen mit konstanter Scherrate eine deutlich schwächer ausgeprägte, zuweilen sogar verschwindende Streckgrenze. In den simulierten Kriechexperimenten findet man für bis über die Streckgrenze verformte Proben eine vielfach geringere Viskosität als für Proben, die nur bis in den linearen Teil der Spannungs-Dehnungs-Kurve verformt werden.Eine Analyse der lokalen atomaren Topologie erlaubt, den Übergang vom schwer verformbaren Zustand im linearen Teil der Spannungs-Dehnungs-Kurve hin zu einem deutlich leichter verformbaren Zustand für Dehnungen über die Streckgrenze hinaus mit der Ausbildung eines Bereiches erhöhter Topologieänderung entlang einer Diagonalebene der Simulationszelle in Verbindung zu bringen. Der Grad der Lokalisierung im Verformungsband wird durch die Temperatur und die Scherrate beeinflusst. Die Bereiche mit starken Topologieänderungen sind bei Nachverformungen erneut durch massive Topologieänderungen ausgezeichnet.Mithilfe von Methoden der mathematischen Statistik wird ein signifikanter Unterschied zwischen den atomaren Eigenschaften von Atomen mit massiven Topologieänderungen einerseits und Atomen ohne Topologieänderungen andererseits quantitativ erfassbar. Die gefundenen Unterschiede in strukturellen Parametern wie der potenziellen Energie, der Käfigvolumina, der sterischen Ordnungsparameter und der atomaren Spannungen, zusammen mit der Auswertung eines lokalen Wendt-Abraham-Parameters bestätigen, dass die Dehnungserweichung durch einen heterogenen Übergang in den Fließzustand hervorgerufen wird.Langzeitsimulationen ohne Last von bis über die Streckgrenze vorverformten Proben zeigen am Beispiel der Energierelaxation, dass der verformungsinduzierte Zustand wieder in den Ausgangszustand übergeht. Für die Simulationen knapp unterhalb der kalorischen Glastemperatur ist die Relaxation gegen den Ausgangszustand in den Simulationen zugänglich. Deutlich größere Relaxationszeiten bei geringeren Temperaturen, im Bereich mehrerer Mikrosekunden, führen dazu, dass sich die Strukturänderung innerhalb der in der vorliegenden Arbeit zugänglichen Systemzeiten nicht vollständig zurückbildet. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso ger de
dc.rights.uri http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html de
dc.title Verformungsinduzierte Strukturänderungen bei amorphem Ni0.5Zr0.5 in Molekulardynamik-Simulationen de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Deformation-induced structural changes of amorphous Ni0.5Zr0.5 in molecular-dynamic simulations de
dc.contributor.referee Samwer, Konrad Prof. Dr. de
dc.date.examination 2006-10-31 de
dc.subject.dnb 530 Physik de
dc.description.abstracteng The present work investigates the plastic deformation of metallic glasses by the aid of molecular-dynamic simulations. The parameters for the model system are adapted to those for a NiZr-alloy. In particular, the composition Ni0.5Zr0.5 is used. The analyzed deformation simulations are conducted for small systems with 5184 atoms and large systems with 17500 atoms in a periodic simulation cell. On the one hand, pure shear deformations at constant shear-rate are performed. On the other hand, samples which already have been deformed are re-deformed again. The deformation simulations of pre-deformed samples are carried out either at constant shear-rate or at constant load, the latter mode modeling a creep experiment.The constant shear-rate deformations show stress-strain curves resembling those often observed in similar experimental studies on metallic glasses. Stress-strain curves for pre-deformed samples show a less pronounced stress-overshoot phenomenon. Creep-simulations of samples deformed beyond the yield region indicate a drastically reduced viscosity in these systems when compared to samples pre-deformed only up to the linear regime of the stress-strain curve.From analyzing the local atomic topology it is found that the transition from the highly viscous, hard-to-deform state of the undeformed or only weakly strained system into the easy-to-deform flow-state, present if the system is strained far beyond the yielding regime of the stress-strain curve, is connected with the formation of a region containing atoms with massive changes in their topology which is oriented along a diagonal plane of the simulation cell. The degree of localization of these deformation bands is influenced by temperature and shear-rate. In subsequent deformations of pre-deformed samples the regions with massive changes in the atomic topology are again susceptible to changes in the local atomic topology.By using methods from statistics, a significant difference in the distribution of atomic properties for the group of atoms with massive topology changes on the one hand and the group of atoms without changes in their topology on the other gets quantitatively ascertainable. From the differences in structural properties, e.g. potential energy, cage volumes, angular order parameters or atomic stresses, together with an evaluation of a local Wendt-Abraham parameter it becomes evident that the pronounced strain-softening effect is a result of a heterogeneous transition into the flow-state.Long time simulations, without deforming stresses or strains, of samples pre-deformed beyond the yield point show that, by analyzing the energy relaxation, the deformation induced flow-state returns back into the state before the onset of deformation. Because of the faster relaxation in the simulations at temperatures close to the caloric glass temperature the back-transformation of the systems state there is accessible. At much lower temperatures the relaxation time becomes several microseconds, thus making it impossible to resolve the energy relaxation process completely. de
dc.subject.topic Mathematics and Computer Science de
dc.subject.ger metallische Gläser de
dc.subject.ger plastische Verformung de
dc.subject.ger Molekulardynamik-Simulationen de
dc.subject.eng metallic glasses de
dc.subject.eng plastic deformation de
dc.subject.eng molecular-dynamics simulation de
dc.subject.bk 33.66 de
dc.subject.bk 33.06 de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1347-6 de
dc.identifier.purl webdoc-1347 de
dc.affiliation.institute Fakultät für Physik de
dc.subject.gokfull RVI 220: Struktur von Gläsern {Physik: Nichtkristalline Festkörper} de
dc.subject.gokfull RVI 230: Physikalische Eigenschaften von Gläsern {Physik: Nichtkristalline Festkörper} de
dc.identifier.ppn 52482729X de

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