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

Masterarbeit aus dem Jahr 2014 im Fachbereich Werkstoffkunde, Note: 1,7, Universität des Saarlandes (Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät III Chemie, Pharmazie, Bio- und Werkstoffwissenschaften der Universität des Saarlandes), Veranstaltung: Materialwissenschaften und Werkstofftechnik, Sprache: Deutsch, Abstract: Im Rahmen dieser Masterarbeit werden zylindrische Mikropillars in eine polykristalline Kupferprobe mittels FIB geschnitten. Die Pillars haben unterschiedliche Durchmesser und sind alle im gleichen Korn mit der (001) Orientierung parallel zur Oberflächennormalen lokalisiert. Sie werden in einem Nanoindenter mit einer konischen Spitze bei unterschiedlichen Temperaturen von 0°C bis 140°C gebogen. Im Anschluss daran wird der Einfluss von der Temperatur und der Dehngeschwindigkeit auf der Größeneffekt genau analysiert. Alle Ergebnisse von den Biegeversuchen werden mit REM-Bildern der verformten Proben korreliert, um Mechanismen über den Einfluss der genannten Faktoren auf die mechanischen Eigenschaften wie E-Modul und Fließspannung beschreiben zu können. Die Entwicklung von fortschrittlichen Materialien für High-End-Anwendungen wird durch kontinuierliche Fortschritte in der Synthese und Steuerung der Materialmikrostruktur auf Sub-Mikrometer und Nanometer-Skalen angetrieben. Die mechanischen Eigenschaften von Materialien verändern sich stark, wenn die Probenabmessungen kleiner als einige Mikrometer sind. Die kleinen Strukturen bieten außerdem die Möglichkeit zum direkten Vergleich zwischen Modellierung und Experiment. Die Experimente liefern Daten für die Validierung von Modellen und die Modelle einen Weg für neue physikalisch basierte Vorhersagen des Materialverhaltens. Früher wurden die meisten Materialien nur makroskopisch untersucht, um die Kennwerte der jeweiligen Eigenschaften zu bestimmen. Zugversuche können durchgeführt werden, um die Elastizität des Materials zu untersuchen oder es bieten sich Kerbschlagbiegeversuche für die Untersuchung von Zähigkeitseigenschafen an. Es zeigt sich, dass die makroskopischen Untersuchungen sinnvolle Ergebnisse liefern, dabei können jedoch die Eigenschaften der einzelnen Körner, wie Korngröße und Orientierung nur als Mittelwert berücksichtigt werden. Aber gerade diese Eigenschaften spielen auch eine wichtige Rolle und können die Ergebnisse stark beeinflussen. Daraus lässt sich folgern, dass eine Untersuchung im Mikrobereich ebenfalls essentiel ist, um makroskopische Eigenschaften zu verstehen. Dank der Forschung ist es heutzutage möglich die Eigenschaften eines Materials in Mikro- und Nanobereich zu untersuchen.

Autorentext

Atef Zekri wurde in Tunesien geboren. Er studierte Chemie mit der Vertiefungsrichtung Biologie am Nationalen Institut der angewandten Wissenschaften in Tunis der Universität Karthago. Nach erfolgreichsten 3 Semester kam er nach Deutschland und begann er das Studium der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der Universität des Saarlandes. Während seines Studiums absolvierte er mehrere Praktika bei verschiedenen weltweit-berühmten Unternehmen und war er als studentische wissenschaftliche Hilfskraft im Lehrstuhl für Experimentelle Methodik der Werkstoffwissenschaften von Prof. Dr. Horst Vehoff und Prof. Dr. mont. Christian Motz tätig. Er erwirbt in der Regelstudienzeit mit höchstem Lob den binationalen deutsch-französischen Doppelabschluss Master of Science der Saarbrücker-Uni mit der École Européenne d'Ingénieurs en Génie des Matériaux EEIGM der Université de Lorraine in Nancy. Anschliessend begann er am Institut für Physik der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg mit seiner Doktorarbeit über Mikrostrukturuntersuchungen der Degradationsmechanismen bei neuartigen Technologien für Festoxidbrennstoffzellen (SOFC). Herr Atef Zekri spricht fließend fünf Sprachen und verfügt über einige Anzahl von wissenschaftlichen Publikationen.