Verfestigungsmechanismen und Versetzungen

Wachsen die Ausscheidungen während des Auslagerns, steigt die Festigkeit bis zu einem Maximum und fällt danach ab (Überalterung). Welche Erklärung aus Sicht der Wechselwirkung zwischen Ausscheidungen und Versetzungen ist richtig? Der Volumenanteil der Ausscheidungen sei konstant.

  1. AKleine Ausscheidungen werden von Versetzungen umgangen, größere werden geschnitten, und die zum Schneiden nötige Spannung steigt mit wachsendem Abstand der Ausscheidungen
  2. BKleine Ausscheidungen werden von Versetzungen geschnitten, mit einem Widerstand, der mit ihrer Größe wächst; größere werden von Versetzungen umgangen, die sich dazwischen ausbauchen, bei einer Spannung, die mit wachsendem Abstand sinkt
  3. CAusscheidungen jeder Größe werden geschnitten, und mit ihrem Wachstum steigt die Kohärenz zur Matrix, sodass der Schneidwiderstand weiter wächst; die Höchstfestigkeit bestimmt der Verlust der Mischkristallverfestigung
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Lösung: B. Kleine Ausscheidungen werden von Versetzungen geschnitten, mit einem Widerstand, der mit ihrer Größe wächst; größere werden von Versetzungen umgangen, die sich dazwischen ausbauchen, bei einer Spannung, die mit wachsendem Abstand sinkt

Die kleinen, kohärenten Ausscheidungen zu Beginn des Auslagerns werden von Versetzungen geschnitten und durchlaufen. Der Schneidwiderstand stammt aus der Arbeit für Kohärenzverzerrungen, neue Grenzfläche und bei geordneten Phasen eine Antiphasengrenze; bei konstantem Volumenanteil wächst er mit der Größe der Ausscheidungen. Werden die Ausscheidungen groß, fällt es den Versetzungen leichter, sich zwischen ihnen auszubauchen und unter Zurücklassen von Schleifen hindurchzugehen (Orowan-Mechanismus); diese Spannung ist umgekehrt proportional zum Abstand der Ausscheidungen und sinkt daher mit der Vergröberung der Teilchen. Bei der Größe, bei der die beiden Mechanismen wechseln, ist die Festigkeit am höchsten; das entspricht dem Aushärtungsmaximum. Die Antwort, die die Reihenfolge von Umgehen und Schneiden vertauscht, ist falsch. Ausscheidungen verlieren mit wachsender Größe eher die Kohärenz zur Matrix, daher ist auch die Antwort falsch, nach der die Kohärenz zunimmt.

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