Experimentelle Charakterisierung der Mikroplastizität und der Versetzungsmikrostruktur

• Antragsteller: Dr. Patric Alfons Gruber
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 189971049

Innerhalb des Projektes P7 wurden experimentelle Methoden sowohl für Biegeversuche an einkristallinen Balken aus Silber als auch für Zug- und Torsionsversuche an Mikrodrähten aus Gold etabliert. In beiden Belastungsfällen wurden die Proben bis zu bestimmten Verformungszuständen plastisch verformt, um die spezifische Entwicklung der Versetzungsmikrostruktur zu untersuchen. Die Charakterisierung der verformten Balken wurde überwiegend mittels EBSD durchgeführt, während die Drähte mit einer Laue Mikrobeugungsmethode unter Verwendung von Synchrotronstrahlung untersucht wurden. Beide Methoden liefern Daten über die lokale Missorientierungsverteilung welche wiederum Informationen über die Versetzungsstruktur liefert. Somit konnten Informationen über die Dichte an geometrisch notwendigen Versetzungen, deren laterale Verteilung über ausgewählte Querschnitte, den Beitrag individueller Gleitsysteme sowie bis zu 5 Komponenten des Nye-Tensors ermittelt werden. Diese Daten wurden detailliert ausgewertet und speziell aufbereitet, um sie direkt mit Graident Crystal Plasticity Simulationen aus P1 (Böhlke), CDD Simulationen aus den Projekten P2 (Sandfeld), P3 (Gumbsch/Schulz) und P8 (Hochrainer) sowie DDD Simulationen aus Projekt P5 (Weygand) vergleichen zu können.Bislang wurden die experimentellen Methoden nur auf die Charakterisierung von einkristallinen Proben und Querschnitten angewandt. In der zweiten Förderperiode wird die Methodik auf Proben und Mikrostrukturen mit definierten Korn- und Phasengrenzen angewendet, um die Interaktion und Anordnung von Versetzungen an solchen Grenzflächen zu untersuchen. Dazu werden wir Mikromechanische Tests und die Charakterisierung von epitaktisch gewachsenen Oligokristallen aus Gold oder Silber, von grobkörnigen Proben aus Gold oder Silber sowie von Proben aus einkristallinen Nickel-Basis Superlegierungen zur Anwendung bringen. Die Erweiterung auf die Untersuchung von Kornstrukturen und kohärenten Phasengrenzen deckt sich mit der Definition der Benchmark Systeme innerhalb der gesamten Forschergruppe.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1650: Dislocation based Plasticity
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Oliver Kraft