Einfluss von gelöstem Wasserstoff auf die Versetzungsbildung bei plastischer Verformung von Metallen

Influence of dissolved hydrogen on the dislocation nucleation during plastic deformation of metals

by Martin Deutges
Doctoral thesis
Date of Examination:2016-01-20
Date of issue:2016-03-11
Advisor:Prof. Dr. Reiner Kirchheim
Referee:Prof. Dr. Reiner Kirchheim
Referee:Prof. Dr. Michael Seibt
Referee:Prof. Dr. Astrid Pundt
Referee:Prof. Dr. Cynthia Volkert
Referee:PD Dr. Helmut Klein
Referee:Prof. Dr. Hans Hofsäss
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-5556

 

 

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Abstract

English

Dissolved hydrogen in metals leads in many cases to a reduction in the quality of mechanical properties. There are many effects that can be attributed to the solution of hydrogen. These are collectively referred to as hydrogen embrittlement. For a basic understanding of this phenomenon, the effects must be explored on a microscopic scale. To study the influence of hydrogen on the formation of dislocations various deformation experiments were carried out on palladium and vanadium. Basic processes of defect formation were studied by tests on individual dislocations using nanoindentation and tensile experiments in an ETEM to gain a broad overview. In addition, for a better understanding of the processes molecular dynamics simulations were performed. To study the interaction of dislocations pillar compression tests were performed using pillars in the micrometer range and deformation of sheets of metal by cold rolling. Furthermore, maximum deformation was realized by high-pressure torsion. The model materials used allow to study various fundamental processes of defect formation and therefore allows a broad overview of basic processes in the FCC lattice (palladium) or BCC lattice (vanadium).
Keywords: hydrogen embrittlement; plastic deformation; dislocations; molecular dynamic simulation; palladium; vanadium

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Gelöster Wasserstoff in Metallen führt in vielen Fällen zu einer Reduzierung der Güte von mechanischen Eigenschaften. Dies äußert sich auf vielfältige Weise und wird unter dem Begriff Wasserstoffversprödung zusammengefasst. Für ein grundlegendes Verständnis dieses Phänomens müssen die Vorgänge im Metall auf mikroskopischer Skala ergründet werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher ein Aspekt der Wasserstoffversprödung, die Interaktion von Wasserstoff mit Versetzungen, näher untersucht. Zur Untersuchung des Einflusses von Wasserstoff auf die Versetzungsbildung wurden verschiedene Verformungsexperimente an Palladium und Vanadium durchgeführt. Prinzipielle Vorgänge der Defektbildung wurden durch Versuche an einzelnen Versetzungen unter Verwendung von Nanoindentation und Zugexperimenten im ETEM durchgeführt, um einen breiten Überblick zu erlangen. Zusätzlich wurden zum besseren Verständnis der Vorgänge Molekulardynamiksimulationen von derartigen Versuchen ausgeführt. Zur Untersuchung der Interaktion von Versetzungen miteinander wurden Säulen im Mikrometerbereich verformt und Blech durch Kaltwalzen verformt. Des Weiteren wurde durch Hochdruck-Torsion maximale Verformungen realisiert. Die verwendeten Modellmaterialien erlauben es verschiedene prinzipielle Vorgänge der Defektbildung zu untersuchen und so einen breiten Überblick über prinzipielle Vorgänge im kfz Gitter (Palladium) bzw. krz Gitter (Vanadium) zu erhalten.
Schlagwörter: Wasserstoffversprödung; plastische Verformung; Versetzungen; Molekulardynamiksimulation; Palladium; Vanadium
 
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