Cerceau Isaac Neta Pinto, Augusta

In-situ tomographic investigation of creep cavity evolution in brass

In der Arbeit wurde die Möglichkeit zur zerstörungsfreien Prüfung mittels der Röntgenmikrotomographie genutzt, um in-situ Untersuchungen an Kriechbruch verursachende Hohlraumbildung in Messing zu ermöglichen. An aufeinander folgende rekonstruierte Probenvolumina konnte durch Anwendung von Bildverarbeitungsmethoden die Entwicklung der kriechbedingten Hohlräume verfolgt werden. Die Wachstumsrate von über 1000 einzelnen Hohlräumen konnte im Bereich zwischen der Nachweisgrenze und der Koaleszenz bestimmt werden. Die Analyse dieses räpresentativen Datensatzes belegte, dass der klassische Mechanismus des "power-law Kriechens", welcher von Cocks and Ashby vorgeschlagen wurde, ca. 30% der an einzelnen Hohlräume ermittelten Wachstumsraten wiedergeben kann. Finite Elemente Modellierung der Kriechverformung zeigte weiterhin, dass sich die beschleunigten experimentell festgestellten Wachstumsraten durch örtliche Triaxialitäten des Spannungszustandes um die Hohlräume herum erklären lassen.

In this thesis the non-destructive nature of X-ray microtomography associated with an adequate time resolution provided by high-energy synchrotron radiation allowed for an in-situ investigation of cavitation processes leading to creep fracture in a leaded brass. Image processing techniques were applied to successively reconstructed volumes for monitoring the development of creep damage. The growth rate of more than 1,000 single cavities could be investigated from the detection limit (sizes of about 2 μm) until eventual coalescence. The analysis of this representative dataset proved that the classical "power-law creep" mechanism proposed by Cocks and Ashby for uniaxial loading is able to describe about 30% of the detected individual growth rates. Finite Element Modeling (FEM) of the creep deformation showed in addition that local triaxial stress state around voids can explain the accelerated growth rates experimentally quantified.