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Projekt
µLaue Untersuchung zur Wechselwirkung von Versetzungen mit Korngrenzen
Antragsteller
Professor Dr. Christoph Kirchlechner
Fachliche Zuordnung
Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
Förderung
Förderung von 2014 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254889688
Der enorme Einfluss von Korngrenzen auf das plastische Verhalten angewandter Materialien ist seit langem bekannt. Da in makroskopischen Probendimensionen das kollektive Versetzungsverhalten das Verhalten einzelner Wechselwirkungsprozesse verschmiert, ist ein umfassendes Verständnis aller Wechselwirkungsprozesse zwischen Korngrenze und einzelnen Versetzungen nicht vorhanden. Im Gegensatz dazu wird die Verformung in kleinskaligen Proben von wenigen (einzelnen) Versetzungen dominiert. Die Auswirkungen dieser Limitierung auf das plastische Verhalten einkristalliner Materialien war Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten des vergangenen Jahrzehnts und ist für kubisch flächenzentrierte Materialien weitestgehend verstanden; für Fälle in denen einige wenige Korngrenzen auftreten ist das Verständnis rudimentär.Auch für bikristalline Mikrodruckproben wurde vor kurzem eine Größenabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften berichtet. Durch die geringe Anzahl an Versetzungsquellen, die höheren Spannungen in kleinen Proben und die kurzen Diffusionswege kann es zu einer Änderung der Versetzungs-Korngrenz-Wechselwirkung in Mikrodruckproben kommen. Die Einstellung von Korngrenzcharakter und Beanspruchungsrichtung ermöglicht es gezielt Wechselwirkungsprozesse anzuregen und zu studieren, deren Verhalten in makroskopischen Proben aufgrund der großen Anzahl von gleichzeitig ablaufenden Wechselwirkungsprozessen unerkannt bleibt. Bikristalline Mikrodruckproben ermöglichen daher, sowohl die Versetzungs-Korngrenz-Wechselwirkung allgemein, als auch deren Größenabhängigkeit im speziellen zu studieren.In dem beantragten Projekt soll das mechanische Verhalten von Mikroproben aus bikristallinem Kupfer mit Hilfe röntgenographischer und abbildender Methoden analysiert werden. Als Modellsystem werden mikromechanische Proben mit verschiedenen Großwinkelkorngrenzen (inklusive einer Zwillingsgrenze) mit Hilfe von Rasterionenmikroskopie (FIB) präpariert und an der CRG-IF an BM32 des ESRF Speicherrings getestet. Dabei werden vor allem die Verteilung und die Dichte von geometrisch notwendigen Versetzungen (GNDs), als auch die Spannungsverteilung während in situ Mikrodruckversuchen durch Mikrolauebeugung (µLaue) charakterisiert und anschließend mit dem global gemessenen Spannungs-Dehnungsverlauf korreliert.Das hier beantragte Projekt wird durch komplementäre Methoden wie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) sowie durch Molekulardynamik (MD) und diskrete Versetzungsdynamik (DDD) Simulationen unterstützt. Ziel ist es, die Größenabhängigkeit der plastischen Verformung von bikristallinen Mikroproben zu verstehen sowie die einzelnen Wechselwirkungsmechanismen zu quantifizieren.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Österreich
