Mikro-Plastizität und -Tribologie von metallischen Gläsern

• Antragsteller: Professor Dr. Roland Bennewitz, seit 6/2015
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250732239

Metallische Gläser sind eine neue metallische Werkstoffklasse. Sie weisen attraktive mechanische Eigenschaften wie eine hohe Kapazität für die Speicherung von elastischer Energie, hohe Härte und hohe Festigkeit auf. Obwohl in den letzten Jahrzehnten das mechanische Verhalten von metallischen Gläsern Gegenstand intensiver Forschung gewesen ist, wurden die grundlegenden mikroskopischen Mechanismen mechanischer Verformung noch nicht experimentell identifiziert. In diesem Projekt untersuchen wir exemplarisch die mikroskopischen Mechanismen, die die Reibung und den Verschleiß von metallischen Gläsern bestimmen und bestimmen die Bedeutung der Mechanismen für die Verformung auf verschieden Längenskalen von Nanometern zu Mikrometern. Wegen ihrer hohen Festigkeit und Härte werden metallische Gläser für Anwendungen als verschleißfeste Materialien in Erwägung gezogen. Das tribologische Verhalten von metallischen Gläsern ist durch eine komplexe Überlagerung der mikroskopischen Mechanismen bestimmt. Die Differenzierung der einzelnen Mechanismen kann am Besten in Experimenten erreicht werden, die die Verformung in einem einzelnen, gut definierten Kontakt mit dem metallischen Glas untersuchen. Solche Experimente werden mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie realisiert. In diesem Projekt werden wir zwischen plastischen Effekten, thermischen Effekten, und chemischen Effekten unterscheiden, indem der Verschleiß von metallischen Gläsern in verschiedenen Umgebungen (Vakuum, Luft, und Elektrolyte) als Funktion der Temperatur und mit Gegenkörpern unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung untersucht wird. Nachdem die einzelnen Mechanismen von Reibung und Verschleiß auf der Nanometer-Skala identifiziert sind, wird deren kombinierte Wirkung auf das tribologische Verhalten von metallischen Gläsern auf der Mikrometer-Skala untersucht. Die Ergebnisse dieses Projektes legen die Grundlage des Verständnisses von Plastizität und Verschleiß an metallischen Gläsern. Damit werden unsere Ergebnisse die Entwicklung von Leitlinien für die Anwendung von metallischen Gläsern in mechanischen Komponenten mit hoher Energieeffizienz und hoher Lebensdauer ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Arnaud Caron, bis 5/2015