Wechselwirkung von interstitiell gelösten Verunreinigungen mit Versetzungsbewegungen in kubisch raumzentrierten Metallen

• Antragsteller: Dr. Christian Brandl
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271954546

Die Entwicklung von neuartigen Hochtemperaturwerkstoffen bedarf des Wissens über 1) den grundlegenden Wirkmechanismen, die das mechanische Werkstoffverhalten bestimmen, und 2) den Einfluss der Materialzusammensetzung auf diese Wirkmechanismen. Die Versetzungsbewegung und die Wechselwirkung zwischen den Versetzungen und den Materialverunreinigungen bestimmen unter Anderen die makroskopische Festigkeit, Zähigkeit und Verformungsverhalten von Metallen. Ein ganzheitlicher atomistischer Simulationsansatz, der auf sich ergänzende Elektronenstrukturberechnungen und Molekulardynamiksimulationen (MD) beruht untersuchen die Versetzungsbewegung in technisch reinem Chrom mit interstitiell gelösten Stickstoffverunreinigen, die die Raumtemperaturverformbarkeit beschränken.Die vorgeschlagene Arbeit untersucht die durch Verunreinigungen verursachte Raumtemperatur-sprödigkeit im Chrom-Einkristall mit dem langfristigen perspektivischen Ziel der Entwicklung einer Strategie diese zu überwinden. Die in der MD-Simulation benötigten atomistischen Wechselwirkungsgesetze werden auf bereits existierenden und etablierten semi-empirischen Modellen aufbauend entwickelt. In MD-Modellen wird der Zusammenhang zwischen Defektstruktur, der Versetzungsbewegung und die damit verbundenen statischen Materialparameter erkundet. Zusammen mit den quantenmechanischen Elektronenstrukturberechnungen bestimmten Abhängigkeit der Materialparameter von interstitiell gelösten Verunreinigungen bzw. von der chemischen Zusammensetzung im Allgemeinen wird diese Arbeit das Verständnis von den Versetzungsprozessen in kubisch raumzentrierten Metallen erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen