Mikroskopische Mechanismen der Scherbandentstehung in metallischen Volumenglasbildnern

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Horbach; Professor Dr.-Ing. Gerhard Wilde
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 224558825

Viele (metallische) Gläser zeigen katastrophales Versagen schon im oder nahe dem Ende des Bereichs, der konventionell als elastisch beschrieben wird. Neue Ergebnisse zeigen jedoch das Auftreten erster irreversibler Ereignisse bereits bei sehr geringen Dehnungen und deuten an, dass auch innerhalb des makroskopisch elastischen Bereichs bereits lokale Prozesse ablaufen, welche zumindest partiell irreversibel und zeitabhängig sind. Um monolithische Gläser zu konzipieren, welche eine ausreichende makroskopische Zähigkeit aufweisen, müssen derartige mikroskopische Prozesse und deren mögliche Entwicklung zu Scherbändern, sowie die Korrelationen zwischen der Struktur, den Eigenschaften und der thermomechanischen Vergangenheit von Gläsern und dem plastischen Fliessen verstanden werden. Dabei hat sich das Konzept des Mikro-Legierens bereits als wirksames Vorgehen zur Erhöhung der Zähigkeit herausgestellt, obschon die mikroskopischen Details der zugrunde liegenden Mechanismen noch einer detaillierten Beschreibung harren, welche ein übergeordnetes Ziel der hier beantragten Arbeiten darstellt.Das vorliegende Projekt adressiert eine Reihe fundamentaler Fragestellungen auf der Basis eines eng verzahnten und skalenüberbrückenden Ansatzes, welcher auf deratomistischen Modellierung (Nichtgleichgewichtsmolekulardynamik-Techniken) und dem Experiment (Fluktuations-Elektronenmikroskopie, Tracer-Diffusion) beruht, um die Bildung und die Eigenschaften von Scherbändern, die mechanischen Eigenschaften unter unterschiedlichen Lastmodi, sowie die Spannungsrelaxation während der mechanischen Entladung zu analysieren. Einen zentralen Aspekt in der zweiten Förderperiode stellt die Identifizierung von prinzipiellen Unterschieden und Gemeinsamkeiten des mechanischen Ansprechverhaltens metallischer und oxidischer Gläser sowie dessen mikroskopischer Ursache dar, welcher in enger Zusammenarbeit innerhalb des Rahmens des SPP bearbeitet werden soll. Innerhalb des vorliegenden Projektantrags sollen alle relevanten Längenskalen von der Makroskala (Diffusion, thermische Analyse, Kalorimetrie, mechanisches Kriechen) über eine Meso-Skala (mesoskopische Verzerrungsfelder, TEM) bis zur Mikro-Skala (HAADF-STEM, Fluktuations-Elektronenmikroskopie,atomistische Simulationen) überbrückt werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1594: Topologisches Design hochfester Gläser
• Internationaler Bezug: Indien, Russische Föderation
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Sergiy Divinski; Dr. Harald Rösner
• Kooperationspartner: Professor Dr. Pinaki Chaudhuri; Professor Dr. Vitaly Khonik