Untersuchung der plastischen Verformung nanokristalliner Metalle unter verschiedenen Spannungszuständen mit hoch ortsauflösenden und makroskopisch mittelnden Prüfverfahren.

• Antragsteller: Professor Dr. Rainer Birringer; Professor Dr. Oliver Kraft
• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 19964558

Zu den in der Präambel dargelegten übergeordneten Zielen, insbesondere der Aufklärung der Verformungsmechanismen in nanokristallinen Metallen und Legierungen, sollen in diesem Projekt Verformungsversuche an neuartigen Probengeometrien zur Erhebung einer breiten phänomenologischen Datenbasis durchgeführt werden. Es werden nanokristalline Proben untersucht, die durch Edelgaskondensation, wiederholtes Kaltwalzen und Dünnschicht-Abscheidung hergestellt werden. Hinsichtlich der Probengeometrien verwenden wir miniaturisierte säulenförmige Druckproben und sog. ¿shear compression specimens (SCS)¿, die sich unter dominantem Scherspannungseinfluss homogen verformen. Die Kombination verschiedener experimenteller Techniken ¿ dazu zählt auch der klassische Zugversuch im Projekt Ivanisenko/Fecht -, die unterschiedliche Spannungszustände im Material hervorrufen, verspricht neue Einsichten in die plastische Verformung nanokristalliner Materialien. Ein Arbeitsschwerpunkt wird darin bestehen, für die SCS-Probengeometrie eine miniaturisierte Variante zu entwickeln, wobei die Probendimensionen < 10 mm sein werden. Durch Variation mikrostruktureller und geometrischer Längenskalen (Korngröße und Probenvolumen), Wahl der Belastungsart (Druck- oder Scherbelastung) sowie durch Variation der Dehnrate sollen die konkurrierenden bzw. dominierenden Verformungsmechanismen (wie Versetzungsplastizität, Kornrotation, Korngrenzengleiten, mesoskopisches Gleiten, Verzwillingung) bei Raumtemperatur identifiziert und charakterisiert werden. Die gewonnenen Einsichten sollen im Kontext von Verformungsmechanismuskarten dokumentiert werden. Ein zweiter Arbeitsschwerpunkt wird sich darauf konzentrieren, die Vergleichbarkeit bzw. mögliche Unterschiede von Verformungsdaten, die mittels Mikro-/Nanoprüfverfahren und makroskopisch mittelnden Prüfverfahren erhoben wurden, zu verifizieren und zu verstehen. Ziele dabei sind, (i) Effekte, die ihre Ursache im beschränkten Materialvolumen haben, zu identifizieren und (ii) ein für die Nanokristallinität (Korngröße < 30 nm) repräsentatives Probenvolumen zu ermitteln. Die hier gewonnenen Erkenntnisse sind auch von zentraler Bedeutung, wenn die in der Forschergruppe erarbeiteten Resultate mit den in der Literatur bereits dokumentierten einschlägigen Daten verglichen werden. Mit den oben gewonnenen Erkenntnissen soll in einem dritten Arbeitsschwerpunkt der Einfluss von Legierungselementen auf das Verformungsverhalten nanokristalliner Metalle untersucht werden; von besonderem Interesse ist dabei die Frage, ob und inwieweit die klassischen Härtungsmechanismen in nanokristallinen Metallen wirksam sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 714: Plastizität in Nanokristallinen Metallen und Legierungen
• Großgeräte: System zur grauwertkorrelationsbasierten Deformationsanalyse
• Gerätegruppe: 7520 Korrelationsrechner, Korrelationsmeßgeräte