Fortgeschrittene Experimente zur Charakterisierung und zum besseren Verständnis von wasserstoffinduzierter Werkstoffschädigung

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Motz, seit 3/2019
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 373150815

Die Anwesenheit von Wasserstoff führt in Metallen oft zur Änderung des Bruchverhaltens vom duktilen transgranularen zum weniger duktilen oder spröden intergranularen Bruch. Um den Einfluss von Wasserstoff und die Mechanismen der einhergehenden Versprödung zu verstehen, ist es wichtig die lokale Wasserstoffkonzentration im Inneren der Körner und vor allem an Materialinhomogenitäten, wie z.B. Korngrenzen (KG), zu kennen. Im Rahmen dieses Projekts wird die im Rasterkraftmikroskop (AFM) durchführbare Kelvinsondenkraftmikroskopie (scanning Kelvin probe force microscopy, SKPFM) zur Analyse der lokalen Wasserstoffverteilung in grobkörnigen und in durch gepulste Elektrodeposition hergestellten, nanokristallinen Nickelproben eingesetzt. Dabei werden die Proben in einer neu entworfenen elektrochemischen Zelle mit Wasserstoff beladen. Der anschließende Einbau der Zelle in ein AFM erlaubt es, den Einfluss von i) der Art der Korngrenze (z.B. Dreh- und Kippkorngrenzen), ii) Segregationen an Korngrenzen, iii) Versetzungsaufstau an Korngrenzen und iv) verschiedenen Korngrößen auf die Wasserstoffkonzentration und -diffusionsrate zu studieren. In-Situ durchgeführte Messungen mithilfe von Nanoindentation ermöglichen es den Zusammenhang zwischen Wasserstoffgehalt und lokalen mechanischen Eigenschaften zu bewerten. Ein weiteres Ziel ist die Untersuchung der Auswirkung einer angelegten uniaxialen Zugspannung auf die Plastizität einer einzelnen KG. Des Weiteren wird dabei der Einfluss von Korngrenzensegregationen auf die Kaltverfestigung und die Verformungsprozesse sowie die lokale Wasserstoffkonzentration analysiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Mohammad Zamanzade, Ph.D., bis 3/2019