Gleitband

TEM-Aufnahme von PSB-Strukturen in einer Metalllegierung

Gleitband ist ein Begriff der Materialwissenschaft. Gleitbänder werden in Anlehnung an die engl. Bezeichnung persistent slip bands (Abk. PSBs) auch persistente Gleitbänder (persistent: fortbestehend, andauernd) genannt. Sie spielen bei der Materialermüdung eine wichtige Rolle. Gleitbänder sind Strukturen in Metallen, in denen sich die Verformung unter äußerer Last konzentriert. Wenn Versetzungen entlang von Gleitebenen an die Werkstoffoberfläche wandern, erzeugen sie dort Oberflächenstufen. Diese ca. 1000 Atomdurchmesser hohen Stufen werden auch Gleitlinien genannt. Gleitlinien gruppieren sich eng (ca. 100 Atomdurchmesser) aneinander und bilden dadurch Gleitbänder. Diese Gleitbänder sind als Extrusionen und Intrusionen (Scherlippen) an polierten Oberflächen einer Werkstoffprobe sichtbar. Scherlippen können als Kerben zu vorzeitigem Bruch bei schwingender Beanspruchung führen. Je nach Metall und Legierung können sich gerade Linien (PSBs), wand- oder gar labyrinthartige Strukturen bilden. Allen Formen ist gemein, dass in ihnen eine erhöhte Aktivität von Versetzungen stattfindet und dass sie beim Austritt an der Metalloberfläche Ex- und Intrusionen erzeugen.

Untersuchungsverfahren

Im Labor wird häufig der symmetrische Zug-Druck-Versuch am Modell angewandt: Die eingespannte Materialprobe wird dabei mit konstanter Geschwindigkeit gedehnt und um den gleichen Betrag gestaucht, oder mit konstanter Dehnungs- oder auch mit konstanter Spannungsamplitude bewegt. Die Ergebnisse des Versuchs werden oft auch in ein doppellogarithmisches Diagramm übertragen, dem sogenannten Wöhlerdiagramm.

Unter Verwendung des Transmissionselektronenmikroskops (TEM) wurde Anfangs die Versetzungsstruktur der PSBs erforscht. Um Versetzungen abzubilden, ist in den letzten Jahren ein neues Beobachtungsverfahren zum Einsatz gelangt, das Electron Channeling Contrast Imaging (ECCI). Die ECCI-Methode hat den Vorteil, dass die nahe an der Kristalloberfläche liegenden Versetzungen zerstörungsfrei unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) detektiert werden können.

Siehe auch

Festigkeit
Dauerschwingfestigkeit
Risswachstum
Korrosion
Versetzungskriechen
Verschleiß
Ermüdungsbruch

Literatur

Henning M., Schäfer R.: Anisotrope Materialdaten einzelner Körner im Polykristall, In: Meyer L. W.: Arbeitskreistreffen "Werkstoff und Simulation" am 23. Mai 2007 in Erlangen im Rahmen des DFG SPP 1138 "Modellierung von Größeneinflüssen bei Fertigungsprozessen" – Vorträge. Chemnitz: Eigenverlag, ISSN 1860-8698, 2007
H.-J. Christ, H. Mughrabi, C. Wittig-Link: Cyclic deformation behaviour, microstructure and fatigue crack initiation of copper polycrystals fatigued in air and in vacuum. In: Basic Mechanisms in Fatigue of Metals. Proceedings of the International Colloquium. 1988, S. 83–92.
Macherauch E. Praktikum in Werkstoffkunde Vieweg Verlag, Braunschweig, 6. Auflage (1985) 252–291
Munz D., Schwalbe K., Mayr P. Dauerschwingverhalten metallischer Werkstoffe Vieweg-Verlag, Braunschweig (1971)
Werkstoffwissenschaft und Methodik von Prof. Dr. Horst Vehoff, UNI - Saarland, 2004

Weblinks

Anwendungen ECCI (PDF-Datei; 5,86 MB)
University of Cambridge: Impact tests