Phasenfeld-basierte chemomechanische Modelle für Phasenübergänge und Versetzungs-Mikrostruktur-Interaktion in metallischen Legierungen mit Anwendung auf Kappa-Karbide

• Antragsteller: Professor Dr. Franz Roters, seit 5/2018; Professor Dr. Robert Svendsen
• 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 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387118820

Das beantragte Vorhaben beschäftigt sich mit der Formulierung, dem Vergleich und der Anwendung von phasenfeld-basierten chemomechanischen Modellen auf metallische Legierungen, in denen Pha-sentransformationen, versetzungsgetriebene finite Deformationen und Versagensphänomene beo-bachtet werden. Auf der methodischen Seite konzentriert sich die Arbeit auf die Verallgemeinerung und weitere Entwicklung von bestehenden Vorgehensweisen wie die WBM- und die KKS-Methoden. Diese Methoden ermöglichen mittels chemischer Homogenisierung den Aufbau chemomechanischer Modelle für große Deformationen. Letztere werden anhand von Benchmark-Simulationen und der Modellierung der Grenzflächenenergie mit bestehenden chemomechanischen Modellen für kleine Deformationen verglichen. Des Weiteren werden Modelle, die sowohl auf künstlichen als auch auf physikalischen chemischen Ordnungsparametern basieren, auf die Chemomechanik für große Deformationen erweitert. Es ist zu erwarten, dass derartige Ansätze die Ankopplung an CALPHAD erleichtern. Auf ähnliche Weise wird die Modellierung von Versetzungsprozessen und Versagensphänomenen vorgenommen. Dies geschieht mit Hilfe der Verallgemeinerung von Phasenfeld-Mikroelastizität für Defekte und Phasenfeldbruch für große Deformationen. Anwendungen der vor-geschlagenen Methode und Modellentwicklungen betreffen die Modellierung von Abscheidungen sowie der Interaktion von Versetzungen mit Legierungszusätzen und Ausscheidungen. Von besonderem Interesse in diesem Zusammenhang sind Fe-Mn-C-Al-basierte Stahl-kappa-Carbide niedriger Dichte.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1713: Stark gekoppelte thermo-chemische und thermo-mechanische Zustände in Angewandten Materialien
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Pratheek Shanthraj, bis 5/2018