Mikrostruktur-basierte Rissinitiierungs- und Ausbreitungsmechanismen in bimodalen ultrafeinkörnigen und nanoskaligen Gefügen

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Michael Marx
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 160994633

Trotz intensiver Erforschung der zum Teil hervorragenden mechanischem Eigenschaften nanoskaliger und ultrafeinkörniger metallischer Werkstoffe, sind diese für den großflächigen technischen Einsatz bei weitem noch nicht ausreichend charakterisiert und entwickelt. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind nämlich ebenso vielfältig wie die Herstellungs- und Charakterisierungsmethoden und dabei zum Teil widersprüchlich. So werden UFG-Materialien häufig als ermüdungsresistenter beschrieben werden, solange man den spannungskontrollierten HCF-Bereich betrachtet. Im dehnungskontrollierten LCF-Bereich hingegen schneiden sie deutlich schlechter ab. Als Ursache hierfür werden unterschiedliche Einflüsse der Korngröße auf Rissinitiierung und Rissausbreitung angeführt. Eine Möglichkeit der Verbesserung der Ermüdungseigenschaften wird daher in einem durch Wärmebehandlung bimodal eingestellten Gefüge gesehen, das die guten Eigenschaften kleiner Körner gegen Rissinitiierung mit denen der großen Körner gegen Rissausbreitung koppelt. Welche Mechanismen in den Einzel-Bereichen wirken und wie sie in der Kombination wirken, bleibt jedoch weitgehend unklar ebenso wie die Frage, wie denn ein optimiertes Gefüge auszusehen hat.Ein zweiter wichtiger Punkt ist die Abhängigkeit der Ermüdungsschädigung von der lokalen Mikrostruktur, die sich je nach Herstellungsmethode auch bei nahezu gleicher Korngröße erheblich unterscheidet.Daher soll sich das beantragte Projekt speziell mit den Ermüdungseigenschaften bimodaler ultrafeinkörniger Gefüge im Vergleich mit monomodalen Gefügen und dem Vergleich eines im bottom-up-Verfahren hergestellten Materials (wärmebehandeltes elektrodeponiertes Material) mit dem gleichem Material im top-down (ECAP-Prozess) Verfahren hergestellt befassen. Es wird erwartet, die Rissinitiierungs- und Ausbreitungsmechanismen in der komplexen Mikrostruktur ultrafeinkörniger Materialien besser zu verstehen und damit widersprüchliche Ergebnisse der Literatur aufklären zu können und zur gezielten Verbesserung der Eigenschaften dieser modernen Hochleistungsmaterialien beitragen zu können

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen