Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3974
Schall, Peter
Plastizität dekagonaler Al-Ni-Co-Einquasikristalle
138 S., 2002
Dekagonale Quasikristalle besitzen eine quasiperiodische Ordnung in zwei Raumrichtungen
und eine periodische Ordnung senkrecht dazu. Viele physikalischen Eigenschaften dieser
Materialien besitzen ein anisotropes Verhalten. Mit Hilfe der Bridgman- und
Lösungszüchtungsmethode wurden drei verschiedene Modifikationen- der dekagonalen Phase im System
Al-Ni-Co als Einquasikristalle hergestellt: Quasikristalle einer nickelreichen
Zusammensetzung, der sogenannten basic Ni Phase, einer Zusammensetzung von etwa Al70Ni15CO15 und
einer kobaltreichen Zusammensetzung, basic Co. An diesen wurden Verformungsexperimente
bei Temperaturen von etwa 70 bis 85 % der Schmelztemperatur bei konstanter Dehnungsrate,
sowie Spannungsrelaxationen und Temperaturwechsel durchgefiihrt. Aus den
Spannungsrelaxationen wurde die Dehnungsraten- und aus den Temperaturwechseln die
Temperaturabhängigkeit der Fließspannung bestimmt. Das plastische Verhalten zeigt deutliche
Anisotropien, die sich für die Modifikationen grundsätzlich unterscheiden. Untersuchungen der
Mikrostruktur verformter Proben mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie zeigen, daß
die plastische Verformung durch einen Versetzungsmechanismus getragen wird, je nach
Orientierung der Probe durch einen reinen Gleit- , einen reinen Kletter- oder einen gemischten
Gleit- und Kletterprozeß. Mit Hilfe der Methode der konvergenten Elektronenbeugung
wurden die Burgersvektoren der Versetzungen in Betrag und Richtung bestimmt. Es werden drei
verschiedene Versetzungstypen, Versetzungen mit periodischem, quasiperiodischem und
gemischtem Burgersvektor, beobachtet. Es gelang, diese Burgersvektoren in einem gängigen
Strukturmodell zu identifizieren. Die Versetzungen mit periodischem und gemischtem
Burgersvektor bilden Versetzungsreaktionen aus, die von grundlegender Bedeutung für das
makroskopische Verformungsverhalten sind und mit denen sich das unterschiedliche plastische
Verhalten der drei Modifikationen erklären läßt.
Decagonal quasicrystals exhibit quasiperiodic order along two spatial directions and periodic
order along the third. Many physical properties of these materials show an anisotropic
behaviour. Three different modifications ofthe decagonal phase in the Al-Ni-Co system were grown
as single crystals using the Bridgman and flux growth techniques: quasicrystals of a
nickelrich composition, the so-called basic Ni phase, of a composition of about Al70Ni15CO15 and of
a cobalt-rich composition, so-called basic Co. Plastic deformation experiments at constant
strain rate were carried out on these phases at temperatures of about 70 to 85 % of the melting
temperature. Stress-relaxation tests and temperature changes were performed during the
deformation to study the strain-rate and temperature sensitivity of the flow stress, respectively.
Distinct anisotropies are observed in the plastic behaviour, which differ fundamentally for the
three modifications. Microstructural investigations of deformed samples by transmission
electron microscopy show that plastic deformation is mediated by a dislocation mechanism.
Depending on orientation a pure glide, a pure climb or a mixed glide and climb process is
observed. Burgers vectors were determined by convergent beam electron diffraction in
direction and length. Three different types of dislocations are observed, i.e. dislocations with a
periodic, quasiperiodic and a mixed Burgers vector. The Burgers vectors were identified in a
current structure model. The dislocations with the periodic and the mixed Burgers vector
exhibit reactions which are of fundamental importance for the macroscopic deformation
behaviour. In particular , they explain the different plastic behaviours of the three modifications.
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