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In-situ Bruchversuche an amorph/kristallinen Multilagen im Transmissionselektronenmikroskop

dc.contributor.advisorVolkert, Cynthia Prof.
dc.contributor.authorKelling, Andreas
dc.date.accessioned2015-11-26T09:25:35Z
dc.date.available2015-11-26T09:25:35Z
dc.date.issued2015-11-26
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0028-8643-6
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-5385
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-5385
dc.description.abstractDiese Arbeit befasst sich mit einer umfangreichen Charakterisierung des Bruchverhaltens von amorph/kristallinen Multilagen (ZrO2/Ti) mit Schichtdicken kleiner als 100nm. Das Bruchverhalten wird systematisch in Abhängigkeit der Schichtdicke der kristallinen Komponente untersucht.  Die Bruchversuche werden senkrecht und parallel zu den Grenzflächen durchgeführt. Diese werden dabei in-situ in einem Transmissionselektronenmikroskop durchgeführt um zusätzlich Informationen bezüglich der mikrostrukturellen Veränderungen während des Rissprozesses zu erlangen.  Der in dieser Arbeit realisierte Bruchversuch zeichnet sich dadurch aus, dass ein Riss kontrollierbar durch das Material getrieben werden kann und zusätzlich die Größe der plastischen Zone direkt sichtbar und zugänglich gemacht wird. Weiterhin können kritische Energiefreisetzungraten anhand der Bildanalyse der Bruchversuche bestimmt werden. Dabei hat sich gezeigt, dass das Bruchverhalten auf der Nanoskala erst über die kombinierte Betrachtung von Energiefreisetzungsraten und der ablaufenden mikrostrukturellen Prozesse während des Bruchs charakterisiert werden kann.  In der Geometrie parallel zu den Grenzflächen wird für die dickeren Titan-Schichtdicken beobachtet, dass sich der Riss in den Titan-Schichten ausbreitet, was anhand der Festigkeitsverhältnisse der einzelnen Schichten und Grenzflächen erklärt werden kann. Lediglich für sehr kleine Titan-Schichtdicken zeigt sich eine Abweichung vom Risspfad hin zur Ausbreitung entlang der Grenzflächen. Auch die quantitativen Energiefreisetzungsraten zeigen ein längenskalenabhängiges Verhalten, welches durch die Festigkeiten der Titan-Schichten sowie durch die Größe der plastischen Zone erklärt werden kann. In der Geometrie der Rissausbreitung senkrecht zu den Grenzflächen zeigt sich das zu erwartende Bruchverhalten. Der Riss breitet sich über die Grenzflächen hinweg aus und in duktilen Titan-Schichten kann eine Rissbrückenbildung beobachtet werden. Bruchversuche in einer Gasatmosphäre bestätigen, dass der Risspfad durch eine Gasatmosphäre beeinflusst werden kann und somit für das gezielte Versagen von Grenzflächen oder auch Materialien in Kompositstrukturen genutzt werden könnte.de
dc.language.isodeude
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc530de
dc.titleIn-situ Bruchversuche an amorph/kristallinen Multilagen im Transmissionselektronenmikroskopde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedIn-situ fracture tests of amorphous/crystalline multilayers in a transmission electron microscopede
dc.contributor.refereeVolkert, Cynthia Prof. Dr.
dc.date.examination2015-11-17
dc.subject.gokPhysik (PPN621336750)de
dc.description.abstractengIn this thesis, in-situ fracture tests on amorphous/crystalline multilayers with layer thicknesses of less than 100 nm have been performed inside a transmission electron microscope. In this experiments, the layer thickness of the crystalline Ti layers is systematically changed. In addition, two different test geometries are realized: parallel and perpendicular to the interfaces. The developed in-situ fracture test allows a controllable crack growth, and it is also possible to directly measure the size of the plastic zone.  Furthermore, the critical energy release rate is analysed from the images taken during the crack propagation. It can be shown that the combination of microstructural information with the energy release rates is required to describe fracture mechanisms on the nanometre scale. The observations in the test geometry parallel to the interfaces show a crack propagation in the titanium layer which can be ascribed to the strength of the different layers and the interfaces. Only for small titanium layers a different behaviour is observed. Also the quantitative energy rates show a behaviour in dependence of the length scale which can be explained by the strength of the titanium layers and by the size of the plastic zone. The tests perpendicular to the interfaces show the expected behaviour. The crack propagates over the interfaces and is accompanied with crack bridging in the ductile titanium layers.  Fracture test in a gas atmosphere show a proof of principle: Gas can be used to influence the crack propagation.  de
dc.contributor.coRefereeSeibt, Michael Prof. Dr.
dc.subject.gerMultilagende
dc.subject.gerBruchversuchede
dc.subject.gerin-situ TEMde
dc.subject.gerGrenzflächende
dc.subject.gerKompositede
dc.subject.engmultilayersde
dc.subject.engfracturede
dc.subject.engin-situ TEMde
dc.subject.enginterfacesde
dc.subject.engcompositesde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0028-8643-6-3
dc.affiliation.instituteFakultät für Physikde
dc.identifier.ppn84095025X


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