Influence of Cold Rolling on the Fatigue Crack Growth Behavior of Tungsten

Titel in Übersetzung: Einfluss des Kaltwalzens auf das Ermüdungsrisswachstumsverhalten von Wolfram

Simon Pillmeier

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Wolfram besitzt den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle und verfügt über eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und Kriechfestigkeit, chemische Beständigkeit gegen geschmolzene Metalle, geschmolzene Salze und die meisten Säuren. Daher ist die Verwendung als Konstruktionswerkstoff in Hochtemperaturanwendungen (z.B. für Kühlrohre in Fusionsreaktoren) wünschenswert. Bisher war der begrenzende Faktor seine hohe Spröd-duktil-Übergangstemperatur gepaart mit einer schlechten Bruchzähigkeit bei Umgebungstemperaturen. Es konnte gezeigt werden, dass eine plastische Hochverformung wie z.B. starkes Kaltwalzen nicht nur die Festigkeit, sondern auch die Duktilität und Zähigkeit von Wolfram verbessern kann. In dieser Arbeit wurde der Einfluss des Kaltwalzens auf das Verhalten des Ermüdungsrisswachstums (FCG) untersucht. Daher wurden Wolframbleche mit drei verschiedenen Dicken (2 mm, 1 mm und 100 µm), die unterschiedlichen Verformungsgraden entsprechen, ausgewählt, um Compact-Tension (CT)- und Single-Edge-Notched Tension (SENT)-Proben herzustellen. Zur Berücksichtigung von Orientierungseinflüssen wurde die Rissausbreitungsrichtung parallel, senkrecht und unter 45° zur Walzrichtung gewählt. Es konnte gezeigt werden, dass sich ein ausgeprägtes zyklisches R-Kurven-Verhalten entwickelt, das selbst bei hohen Lastverhältnissen zu hohen Schwellenspannungsintensitätsfaktorbereichen ∆Kth führt. Darüber hinaus wurde eine ausgeprägte Anisotropie des FCG-Verhaltens beobachtet, wobei die Risswachstumsrichtung senkrecht zur Walzrichtung die höchsten ∆Kth und die niedrigsten Risswachstumsraten aufweist. Insbesondere die Wolframfolien mit 100 µm Dicke zeigten ein bemerkenswertes FCG-Verhalten mit einem ausgeprägten Paris-Bereich. Folglich ist Wolfram ein guter Kandidat für den Einsatz als Laminatmaterial für strukturelle Anwendungen.
Titel in ÜbersetzungEinfluss des Kaltwalzens auf das Ermüdungsrisswachstumsverhalten von Wolfram
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Hohenwarter, Anton, Mitbetreuer (intern)
  • Pippan, Reinhard, Betreuer (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2020

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Wolfram
  • Bruchmechanik
  • Ermüdungsrisswachstum
  • Kaltwalzen
  • Fusionsreaktor

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