Analyse und numerische Simulation der plastischen Verformung von Einkristallen und TWIP-Legierungen im Rahmen der Kontinuumstheorie der Versetzungen

• Antragsteller: Professor Dr. Khanh Chau Le
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 213252453

Es ist bekannt, dass die klassische Kristallplastizität skalenunabhängig ist, d.h. typische charakteristi-sche Größen wie Fließspannung, Verfestigung und Eindruckshärte sind probenunabhängige Material-konstanten. Zahlreiche experimentelle Untersuchungen mit im Mikronbereich liegenden Proben von Einkristallen sowie von TWIP-Legierungen haben dagegen gezeigt, dass das plastische Verhalten stark skalenabhängig ist. Dabei spielen Versetzungen eine entscheidende Rolle. Die Konsequenz dieser Tatsache ist, dass man für eine adäquate Beschreibung der plastischen Verformungen kleiner Proben oder dünner Schichten die Entstehung und Bewegung von Versetzungen berücksichtigen muss. Die Versetzungen entstehen und wandern um die Energie des Kristalls zu minimieren. Auf dem Weg zur Lage mit minimaler Energie müssen Versetzungen oft den Widerstand von Barrieren und Hindernissen überwinden. Dies führt zu Energiedissipation und Hysterese. Hindernisse können Ver-setzungen in ihrer Nähe anhäufen, was die Materialverfestigung des Kristalls verursacht.Da in einem Kristall eine große Zahl einzelner Versetzungen entstehen kann, soll die kollektive Ver-setzungsbildung und -anhäufung mit Hilfe der Kontinuumsmechanik modelliert werden. Im vorliegen-den Forschungsprojekt soll das mechanische Verhalten der Einkristallen und der TWIP-Legierungen mit Versetzungen aufgrund kollektiver Versetzungsbildung durch die Kontinuumstheorie der Ver-setzungen (KTV) analysiert und numerisch simuliert werden. Ziel soll dabei sein, die Skalenabhän-gigkeit von Fließspannung, kinematischer Verfestigung, Eindruckshärte sowie die begleitenden Mikro-strukturänderungen (Zwillingsbildung, Poligonisation, Rekristallisation) für beliebige Körpergeometrie und Belastungsprozesse durch die Energiedichte und die Dissipation, vorauszusagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen