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Projekt
FOR 714: Plastizität in Nanokristallinen Metallen und Legierungen
Fachliche Zuordnung
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Förderung
Förderung von 2006 bis 2012
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 19964558
Metalle mit einer Kristallitgröße im Bereich von 30 nm und darunter zeichnen sich durch einzigartige mechanische Eigenschaften mit einem erheblichen Anwendungspotenzial aus. Dies resultiert aus den geänderten oder gar völlig neuartigen Mechanismen, welche bei derart kleinen Korngrößen die Verformung tragen und damit die Festigkeit und Duktilität des Werkstoffs bestimmen. Während wir zurzeit lediglich über ein rudimentäres Verständnis dieser Mechanismen verfügen, hat sich ihre Untersuchung seit kurzem zum Gegenstand intensiven wissenschaftlichen Interesses entwickelt. In diesem Kontext zielen die Aktivitäten der Forschergruppe auf den Gebieten Herstellung, Charakterisierung und Modellierung auf die Beantwortung der folgenden Fragen:
(1) Welche Verformungsmechanismen dominieren bei einem Werkstoff mit einer bestimmten Korngröße, Legierungszusammensetzung und Stapelfehlerenergie bei gegebenen Verformungsbedingungen wie Temperatur, Dehnrate oder Spannungszustand?
(2) Wie lauten die resultierenden konstitutiven Materialgesetze?
(3) Welche Strategien bei der Gestaltung des Gefüges und der Zusammensetzung führen zu Werkstoffen mit optimalen Eigenschaften in Bezug auf Herstellbarkeit und mechanisches Verhalten?
International gibt es intensive Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der mechanischen Eigenschaften von Nanomaterialien, mit Schwerpunkten in den Feldern der ultrafeinkörnigen Materialien, der amorph/kristallinen Nanokomposite und der dünnen Schichten. Das vorliegende Forschungsvorhaben konzentriert sich auf die wenig untersuchte Stoffklasse am unteren Ende der Korngrößenskala: einphasige nanokristalline Volumenmaterialien mit einer Kristallitgröße im Bereich von 30 nm und kleiner. Es werden neben elementaren Metallen erstmals systematisch nanokristalline Mischkristalle untersucht und dazu systematische Messreihen durchgeführt. Dabei wird mit unterschiedlichen Verformungs- und Charakterisierungsmethoden für identisch hergestellte Proben gearbeitet, um größtmögliche Vergleichbarkeit in Bezug auf das Gefüge sicherzustellen, was eine vergleichende Diskussion der Ergebnisse erlaubt. Ein Arbeitsschwerpunkt ist bei in-situ-Methoden angesiedelt, mit den Verfahren Röntgenbeugung mit Synchrotronstrahlung, Transmissions- sowie Rasterelektronenmikroskopie.
(1) Welche Verformungsmechanismen dominieren bei einem Werkstoff mit einer bestimmten Korngröße, Legierungszusammensetzung und Stapelfehlerenergie bei gegebenen Verformungsbedingungen wie Temperatur, Dehnrate oder Spannungszustand?
(2) Wie lauten die resultierenden konstitutiven Materialgesetze?
(3) Welche Strategien bei der Gestaltung des Gefüges und der Zusammensetzung führen zu Werkstoffen mit optimalen Eigenschaften in Bezug auf Herstellbarkeit und mechanisches Verhalten?
International gibt es intensive Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der mechanischen Eigenschaften von Nanomaterialien, mit Schwerpunkten in den Feldern der ultrafeinkörnigen Materialien, der amorph/kristallinen Nanokomposite und der dünnen Schichten. Das vorliegende Forschungsvorhaben konzentriert sich auf die wenig untersuchte Stoffklasse am unteren Ende der Korngrößenskala: einphasige nanokristalline Volumenmaterialien mit einer Kristallitgröße im Bereich von 30 nm und kleiner. Es werden neben elementaren Metallen erstmals systematisch nanokristalline Mischkristalle untersucht und dazu systematische Messreihen durchgeführt. Dabei wird mit unterschiedlichen Verformungs- und Charakterisierungsmethoden für identisch hergestellte Proben gearbeitet, um größtmögliche Vergleichbarkeit in Bezug auf das Gefüge sicherzustellen, was eine vergleichende Diskussion der Ergebnisse erlaubt. Ein Arbeitsschwerpunkt ist bei in-situ-Methoden angesiedelt, mit den Verfahren Röntgenbeugung mit Synchrotronstrahlung, Transmissions- sowie Rasterelektronenmikroskopie.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Projekte
- Aufklärung von Verformungsmechanismen mittels Synchrotron-Röntgenstrahlung und elektronenmikroskopischen Methoden (Antragsteller Gruber, Patric Alfons ; Hahn, Horst ; Kübel, Christian )
- Gefüge, Defektstruktur und Diffusion (Antragsteller Weißmüller, Jörg ; Wilde, Gerhard )
- Koordinierungsaufgaben (Antragsteller Kraft, Oliver )
- Micro- and Macromechanical Properties of Fully Densified Nanocrystalline Metals (Antragstellerinnen / Antragsteller Fecht, Hans-Jörg ; Ivanisenko, Julia )
- Modellierung, Computersimulation, Mechanismen der Verformung nanokristalliner Metalle (Antragsteller Albe, Karsten ; Gumbsch, Peter )
- Untersuchung der plastischen Verformung nanokristalliner Metalle unter verschiedenen Spannungszuständen mit hoch ortsauflösenden und makroskopisch mittelnden Prüfverfahren. (Antragsteller Birringer, Rainer ; Kraft, Oliver )
Sprecher
Professor Dr.-Ing. Jörg Weißmüller
stellvertr. Sprecher
Professor Dr. Oliver Kraft
