Untersuchung der Korngrenzendynamik in Metallen

• Antragsteller: Professor Dr. Dmitri A. Molodov
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220610523

Hiermit wird eine Förderung für die zweite Phase des im Februar 2013 begonnenen Projekts beantragt. Die in der ersten Projektphase durchgeführten Untersuchungen zur Bewegung strukturell unterschiedlicher Korngrenzen unter kapillarer und mechanisch induzierter Triebkraft, experimentell in Bikristallen und durch MD-Simulationen, sollen auf Basis der bisher erzielten Erkenntnisse systematisch fortgeführt werden. Ziel ist weiterhin das Verständnis der Korngrenzenbewegung im Hinblick auf die für viele Materialeigenschaften wichtige Mikrostrukturentwicklung. Das geplante Programm ist in drei Arbeitspakete gegliedert. Im ersten soll die Untersuchung des Korngrenzenverhaltens unter mechanisch induzierter Triebkraft fortgesetzt werden. Mit einem in der bereits abgeschlossenen Projektphase neu konstruierten Messaufbau können Bikristalle dabei erstmals in Scherrichtung belastet und gleichzeitig Form und Kinetik der Korngrenze in situ bei hohen Temperaturen charakterisiert werden. Diese Methode soll dazu verwendet werden, Unterschiede in der Korngrenzenbewegung unter reiner Scherung zur bisher verwendeten Belastung in Zugrichtung systematisch zu untersuchen. Das Ziel ist eine Überprüfung und gegebenenfalls Weiterentwicklung der bisher für die Erklärung der mechanisch induzierten Korngrenzenbewegung, inklusive der damit verbundenen Abscherung der Körner, verwendeten Modellvorstellung. In von der Durchführung praktisch gleichen Versuchen bei höherer mechanischer Spannung soll außerdem das bisher wenig verstandene rigide Abgleitverhalten von Körnern entlang der Korngrenze untersucht werden. Das zweite Arbeitpaket beschäftigt sich mit dem Verhalten spezieller Sigma 3 CSL Korngrenzen, deren Geometrie der von kohärenten bzw. inkohärenten Zwillingsgrenzen entspricht. In der ersten Phase des Projekts wurden solche Korngrenzen unter kapillarer Triebkraft untersucht und dabei ein ähnliches Verhalten wie das von Kleinwinkelkorngrenzen festgestellt. Als nächstes soll nun das Verhalten dieser Korngrenzen unter mechanisch induzierter Triebkraft, sowie das Verhalten gemischter Sigma 3 Korngrenzen untersucht werden. Die Untersuchung gemischter Korngrenzen schlägt dabei den Bogen vom idealisierten Modellsystem zu realer Mikrostruktur, in der die Korngrenzen nur in Einzelfällen reine Dreh- oder Kippgeometrie haben. Im dritten Arbeitspaket soll schließlich erstmals das Schrumpfungsverhalten in einer Matrix isolierter Körner experimentell untersucht werden. Bis zum Ende der ersten Projektphase wird voraussichtlich ein Ofen für die Zucht entsprechender Bikristalle fertiggestellt. Direkt zu Beginn der hier beantragten Förderung kann deshalb mit der systematischen Kristallzucht begonnen werden. Bereits durchgeführte MD-Simulationen, die einen deutlichen Einfluss des Charakters der Korngrenzen zwischen Korn und Matrix auf die Form des Korns und die Schrumpfungskinetik vorhersagen, können dann experimentell überprüft werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen