Biegeversuche an Kupfer-Mikropillars bei verschiedenen Temperaturen. Eine mikrotechnologische Untersuchung

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Grundlagen

2.1. Kupfer:

2.1.1. Eigenschaften:

2.1.2. Anwendungen:

2.2. Oxidation von Kupfer bei niedrigen Temperaturen

2.3. Plastische Verformung bei Metallen

2.3.1. Versetzungsbewegung

2.3.2. Versetzungsgeschwindigkeit

2.3.3. Schmidsches Schubspannungsgesetz

2.3.4. Fließspannung als Funktion der Temperatur und der Dehngeschwindigkeit:

2.3.5. Größeneffekt

2.4. Nanoindentierung bei höheren Temperaturen:

2.5. Biegeversuche:

3. Versuchsdurchführung:

3.1. Probenvorbereitung:

3.1.1. Mechanische Vorbereitung:

3.1.2. Wärmebehandlung:

3.1.3. Elektropolitur:

3.2. Charakterisierung

3.3. Herstellung von Mikropillars

3.3.1. Aufbauprinzip von FIB:

3.3.2. Funktionsprinzip:

3.3.3. FIB und REM:

3.4. Biegeversuche:

3.4.1. Heating Stage

3.4.2. Durchführung der Biegeversuch:

4. Ergebnisse und Diskussion:

4.1. Ergebnisse:

4.1.1. Spannung Dehnung Kurven:

4.1.2. Einfluss auf der Fließspannung:

4.1.3. Einfluss auf E-Modul:

4.2. Korrelation mit den REM Bilder:

4.2.1. Einfluss von der Temperatur:

4.2.2. Einfluss von der Dehngeschwindigkeit

5. Fazit und Ausblick

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit untersucht das mechanische Verhalten von zylindrischen Mikropillars aus polykristallinem Kupfer, die mittels Focused Ion Beam (FIB) hergestellt wurden. Das primäre Ziel ist es, den Größeneffekt sowie den Einfluss von Temperatur (0°C bis 140°C) und Dehngeschwindigkeit auf die Fließspannung und das E-Modul zu analysieren und mit REM-Aufnahmen zu korrelieren.

• Untersuchung des Größeneffekts bei der Verformung von Mikropillars.
• Einfluss der Temperatur auf Fließspannung und Elastizitätsmodul.
• Analyse der Dehngeschwindigkeitsempfindlichkeit bei variierenden Temperaturen.
• Korrektur von fertigungsbedingten Effekten wie dem Tapering durch analytische Methoden und Simulationen.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Einleitung: Beschreibt die Motivation zur Untersuchung von Materialeigenschaften auf Mikro- und Nanoskala und führt in das Phänomen der Größeneffekte ein.

2. Grundlagen: Vermittelt theoretische Kenntnisse über Kupfer, plastische Verformung, Versetzungsmechanismen, Nanoindentierung und Biegeversuche.

3. Versuchsdurchführung: Erläutert detailliert die Probenvorbereitung, die Herstellung der Mikropillars via FIB sowie das experimentelle Setup für die Biegeversuche.

4. Ergebnisse und Diskussion: Präsentiert die gewonnenen Daten zu Fließspannung und E-Modul, diskutiert deren Abhängigkeiten und korreliert diese mit REM-Bildern und Simulationen.

5. Fazit und Ausblick: Führt die zentralen Erkenntnisse der Arbeit zusammen und gibt Hinweise auf mögliche weiterführende Untersuchungen unter verbesserten Bedingungen.

Schlüsselwörter

Mikropillars, Kupfer, Größeneffekt, Biegeversuch, Fließspannung, E-Modul, FIB, Nanoindentierung, Versetzungsbewegung, Tapering-Effekt, Temperaturabhängigkeit, Dehngeschwindigkeit, Strain Gradient Plasticity, REM, Kristallorientierung.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Es geht um die Untersuchung mechanischer Eigenschaften von Kupfer-Mikropillars unter variierenden thermischen und mechanischen Bedingungen.

Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?

Die zentralen Felder sind die Materialwissenschaft von Kupfer, insbesondere der Größeneffekt bei der Verformung kleinster Strukturen sowie die experimentelle Bestimmung von Fließspannung und E-Modul.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Das Ziel ist die Analyse der Einflüsse von Temperatur und Dehngeschwindigkeit auf die mechanischen Eigenschaften von Mikropillars und die Korrelation der Ergebnisse mit mikroskopischen Aufnahmen.

Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?

Es wurden Biegeversuche an Mikropillars durchgeführt, kombiniert mit FIB-Präparation, REM-Analysen zur Charakterisierung und FEM-Simulationen zur Datenkorrektur.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil befasst sich mit der theoretischen Herleitung, der experimentellen Methodik, der Durchführung der Versuche sowie der detaillierten Auswertung der Ergebnisse hinsichtlich Temperatur- und Größeneffekten.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Die Arbeit lässt sich vor allem durch Begriffe wie Mikropillars, Kupfer, Größeneffekt, FIB-Präparation und Temperaturabhängigkeit definieren.

Warum spielt der "Tapering-Effekt" eine Rolle bei der Auswertung?

Da der FIB-Schnitt die Geometrie der Pillars nicht perfekt zylindrisch, sondern leicht kegelförmig gestaltet, muss dies bei der Berechnung des E-Moduls rechnerisch korrigiert werden, um präzise Ergebnisse zu erhalten.

Warum wurde Kupfer als Untersuchungsmaterial gewählt?

Kupfer dient aufgrund seiner kubisch flächenzentrierten Kristallstruktur und seiner guten Verarbeitbarkeit als idealer Modellwerkstoff für grundlegende Untersuchungen der plastischen Verformung auf kleinster Skala.