Spannungs- und Schwingungsrisskorrosion in Zr-basierten massiven metallischen Gläsern

• Antragstellerin: Dr. Annett Gebert
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 224063632

In der ersten Förderperiode dieses Projekts wurden neue Beiträge zum fundamentalen Verständnis des Spannungsrisskorrosions- (SpRK) und Schwingungsrisskorrosionsverhaltens (SRK) von massivglasbildenden Legierungen im Gusszustand geleistet. Die speziell entwickelten Versuchsstände und Experimentiertechniken sollen in der zweiten Förderperiode genutzt werden, um vor allem die Wirkung materialseitiger Einflussfaktoren zu betrachten. Vergleichende Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften von zwei Zr-basierten massiven metallischen Gläsern in atmosphärischen und korrosiven Umgebungsbedingungen werden fortgesetzt. Die Studie zielt auf eine fundamentale Aufklärung von Rissinitiierungs- und Risswachstumsprozessen in Abhängigkeit vom strukturellen Zustand der mehrkomponentigen Legierungen ab, auch unter Berücksichtigung einer möglichen Änderung dieser Zustände während mechanischer und korrosiver Belastungen. Im Fokus der zweiten Förderperiode steht die Fragestellung, wie derartige Materialzustände das SpRK- und das SRK- Verhalten der Gläser beeinflussen. Dies betrifft zunächst Oberflächendefekte und deren Wirkung auf Loch- und Rissinitiierung. Weiterhin wird untersucht, welche Auswirkungen Änderungen in der amorphen Struktur, z.B. Reduktion des freien Volumens und Änderungen im topologischen/chemischen Nah- und mittleren Ordnungszustand, eingestellt durch Glühung unterhalb des Glasübergangs, oder die Bildung alternierender weicher (Zug-) und harter (Druck-) Bereiche mittels imprinting auf die scherbandgetriebenen Rissausbreitungsprozesse haben. Makroskopische mechanische Tests werden begleitet von mehrskaligen in situ und ex situ Analysen von Rissinitiierung und -ausbreitung bis zum Bruch mittels verschiedener mikroskopischer und spektroskopischer Untersuchungen und chemischer Analyse. Besonders berücksichtigt wird die Charakterisierung der Rissspitzenbereiche, die die wichtigsten mechanistischen Informationen liefern. Im Rahmen des Projekts werden prinzipielle mechanistische modellhafte Beschreibungen von Spannungsrisskorrosions- und Ermüdungsrisskorrosionserscheinungen für metallische Gläser entwickelt. Diese werden in Relation zu bekannten Mechanismen für oxidische Gläser und kristalline Legierungen diskutiert. Basierend darauf werden Strategien für strukturelle Modifizierungen zur Inhibition/Unterdrückung von spannungsinduzierten Korrosionserscheinungen abgeleitet, die zur Entwicklung von ultrafesten metallischen Gläsern mit hoher Korrosionsresistenz führen können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1594: Topologisches Design hochfester Gläser