Einflüsse der Mikrostruktur auf die Versetzungsbewegung In dem zuvor beschriebenen Bild der klassischen Keimbildung wurde erläutert, wie dasIn dem zuvor beschriebenen Bild der klassischen Keimbildung wurde erläutert, wie das

Auftreten von isolierten Partialversetzungen zu verstehen ist. Demnach wird für einen Zugversuch in [110]-Richtung erwartet, dass die Nukleation einer trailing Partialver-setzung nur mit einer sehr viel geringeren Rate auftritt. Dies führt dazu, dass sich im Experiment keine kompakte Versetzung bilden wird. In Abschnitt 5.2 wurde jedoch aufgezeigt, dass in einigen Fällen auch volle Versetzungen in den Drähten beobachtet werden konnten. Die Zusammenfassung dieser Zugversuche lieferte erste bedeutende Hinweise darauf, dass mikrostrukturelle Einflüsse eine mögliche Ursache für das abwei-chende Verformungsverhalten sein können. Auf diese Einflüsse soll nun in den folgenden Abschnitten genauer eingegangen werden.

Das Auftreten von Extrapunkten wird in der Literatur durch das Vorhandensein unter-schiedlicher Defekte im Kristall erklärt. Dabei erweisen sich aus der Liste in Abschnitt 3.2 zwei Defekttypen als besonders beachtenswert für die Versetzungsbewegung: Sta-pelfehler und Zwillingsgrenzen, die sich parallel zu Drahtachse befinden. Für beide Defekttypen soll im Folgenden abgeschätzt werden inwieweit diese relevant sein können für die Bewegung von Partialversetzungen. Zunächst wird auf die Wechselwirkung einer Partialversetzung mit einem existierenden Stapelfehler eingegangen, als zweites werden dann die möglichen Reaktionen einer Partialversetzung mit einer Zwillingsgrenze auf-gezeigt.

Wechselwirkung einer Partialversetzung mit einem Stapelfehler

Der Fall, dass eine Partialversetzung mit einem existierenden Stapelfehler wechsel-wirkt trat in vielen Zugversuchen bereits auf: Dadurch, dass bei Zugbelastung in [110]-Richtung zwei Gleitsysteme den gleichen Schmidfaktor besitzen, ist es wahrscheinlich, dass sich die Wege der Versetzungen während der Verformung kreuzen. Hier ergibt sich die Frage nach dem Prozess der Wechselwirkung einer Versetzung oder Partial-versetzung mit einem existierenden Stapelfehler. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich zwei Partialversetzungen direkt im Draht begegnen und wechselwirken, lässt sich bei be-kannter Dehnrate relativ einfach abschätzen. Die Bildungsrate für die Defekte konnte

in dem in Abschnitt 5.1.4 betrachteten Draht ermittelt werden. Sie beträgt 0,22 De-fekte pro Sekunde. Dem gegenüber zu stellen ist die Verweildauer einer Versetzung im Draht. Diese beträgt in erster Näherung in einem Draht der Dicked

t_verweil= d

v_disl. (6.33)

Die Defektgeschwindigkeit wurde schon vorher abgeschätzt und liegt für eine Versetzung in sonst defektfreien Material bei Gold in der Größenordnung von 4·10²m/s (vergleiche dazu auch Kapitel 4). Eine typische Drahtdicke, bei der Stapelfehler beobachtet wur-den, ist 100 nm. Damit kommt für die Verweildauer nur ein Bereich von 10⁻⁹ Sekunden in Betracht. Es ist daher evident, dass bei der geringen Dehnrate die Wahrscheinlich-keit, dass sich zwei Versetzungen begegnen, sehr gering ist. Somit ist der hinreichend aus der Literatur bekannte Fall der Wechselwirkungen zweier Partialversetzungen [93]

nicht von großer Relevanz. Auch konnte im Kapitel 5.1 gezeigt werden, dass das Auftre-ten von Strukturen, die auf ein Treffen von Partialversetzungen deuAuftre-ten nur sehr selAuftre-ten beobachtet wurde. Liegt ein solcher Fall vor, wird erwartet, dass sich ein immobiles Versetzungssegment mit dem Burgersvektor von a/3[100] bildet [94].

Während die Wechselwirkung von Versetzungen mit Zwillingsgrenzen zahlreich be-schrieben wurde [95], gibt es bisher kein tiefer gehendes Verständnis der Wechselwirkung von Partialversetzungen mit Stapelfehlern. Einzelne Simulationen zeigen, dass Stapel-fehler als Hindernisse für die Bewegung von Partialversetzungen wirken können [96].

Andere Arbeiten gehen davon aus, dass die sich ergebende Struktur beim Durchkreuzen

AB

Abbildung 6.15: Atomare Darstellung sich schneidender Stapelfehler- Nach dem Durchlaufen der ersten Partialversetzung entsteht der Stapelfehler, der beim Durchlaufen der zweiten Versetzung geschnitten wird.

der Stapelfehler einer linienhaften Anhäufung von Gitterleerstellen entspricht [97]. Die-ses Bild wird durch einfache Harte-Kugel-Modelle, wie es in Abbildung 6.15 gezeigt ist, gestützt. Im Bereich der sich schneidenden Gleitebenen formt sich ein Extravolumen, dass als Fehlstelle interpretiert werden kann.

Es wird aus den unterschiedlichen Sichtweisen deutlich, dass es noch kein einheitli-ches atomistiseinheitli-ches Bild der Struktur gibt, jedoch trat dieser Fall sehr häufig während der Zugverformung auf. In der Mehrzahl der Fälle konnte gezeigt werden, dass sich eine Partialversetzung nahezu ungehindert durch einen bereits existierenden Stapelfeh-ler bewegen kann. Ein typische Aufnahme dieses Durchkreuzens ist in Abbildung 5.20 gezeigt.

Wechselwirkungen von Versetzungen mit Zwillingen

Die Wechselwirkung einer Versetzung mit einer Zwillingsgrenze ist im Vergleich zu der vorher beschriebenen Interaktion in der Literatur hinreichend bekannt [95]. Während eine Schraubenversetzung ohne Dissoziation einfach in ein Gleitsystem des Zwillings wechseln und damit den kompletten Draht durchlaufen kann, ist für eine Partialver-setzung die Situation komplizierter. Eine systematische Untersuchung aller bisher be-kannten Mechanismen ist in [95] gegeben. Im Allgemeinen führt die Wechselwirkung einer Partialversetzung mit der Zwillingsgrenze dazu, dass die Partialversetzung einen sesshaften Teil an der Zwillingsgrenze deponiert. Dieser Prozess ist allerdings mit einer erhöhten Energiebarriere verknüpft. Wird ein nicht sesshafter Teil durch die Disso-ziation erzeugt, liegt dieser in der Ebene der Zwillingsgrenze. Die Bewegung dieser Versetzung führt dazu, dass die Zwillingsgrenze um eine {111}-Ebene parallel verscho-ben wird. Dies setzt allerdings voraus, dass auf die mobile Partialversetzung auch eine Schubspannung wirkt. Bei den hier auftretenden herstellungsbedingten Zwillingen ist dies allerdings nicht der Fall, da diese parallel zur Drahtachse liegen. Damit ist die Zwillingsgrenze eine Ebene, die keine Schubspannung spürt, Versetzungselemente soll-ten somit auch in diesem Fall ortsfest bleiben.

Diese einfachen Überlegungen zeigen, dass es mit zunehmender Verformung aufgrund der Einschränkungen der Bewegung der Versetzungen zu einem Aufstauen im Draht kommen muss [98]. Eine weitere Form der Wechselwirkung wurde in MD Simulationen beobachtet. Dort trat der Fall auf, dass eine Partialversetzung an einer Zwillingsgrenze

in zwei Teile dissoziiert. Ein Teil verbleibt als immobile Partialversetzung an der Gren-ze, der andere Teil läuft als volle Versetzung im verzwillingten Bereich weiter. [87, 99].

In der Summe kann man folgern, dass eine Zwillingsgrenze ein sehr viel stärkeres Hin-dernis für die Versetzungsbewegung darstellt als ein Stapelfehler [100]. Die Tatsache, dass die Wechselwirkung stets mit einer Energiebarriere verknüpft ist und als Reakti-onsprodukt das Auftreten von vollen Versetzungen beinhaltet, lässt darauf schließen, dass dies das Auftreten von vollen Versetzungen erklärt.