In-situ Röntgenlaminographie mit biaxialer Belastung für die skalenübergreifende Untersuchung von Schadenentstehungen in Materialien für Transportanwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Tilo Baumbach; Dr.-Ing. Lukas Helfen
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391911929

Für die Entwicklung leichterer Materialien und optimierter dünnwandiger Bauelemente für Transportanwendungen spielt die Kenntnis über die charakteristischen duktilen Schädigungsmechanismen in den dafür typischen Metallblechen eine zentrale Rolle. Hier ist insbesondere die Wechselwirkung von Deformation und Schädigung für biaxiale Belastung mit Lastwegveränderungen, die in höchstem Maße applikationsrelevant ist, nach wie vor nicht verstanden. Aus diesem Grund schlagen wir vor, die Entwicklung der Mikrostruktur im Innern solch flacher Plattenproben während der Materialprüfung unter solcher Belastung mit einer geeigneten Methode für dreidimensionale (3D) Bildgebung zu untersuchen. Gängige 3D-Techniken wie etwa die konventionelle Computertomografie können auf diesem Feld bedingt durch das Messprinzip allerdings nur unzureichende Ergebnisse liefern. Daher verfolgen wir den Ansatz, die auf solche Probenformen spezialisierte und für in situ Messungen geeignete Synchrotronlaminographie weiterzuentwickeln, hin zu einem einzigartigen skalenübergreifenden Ansatz, der Längen von ein paar hundert Mikrometern bis hin zur Größenordnung von Nanometern abdecken kann, um so dann die Keimbildung und Wachstumskinetik von duktiler Schädigung mit völlig neuen Möglichkeiten umfassend zu charakterisieren. Solch hierarchischen 3D Daten werden wertvolle neue Information liefern, sowohl für mikroskopische Simulationen also auch für die Formulierung und Validierung von Kontinuumsmodellen für die Schädigungsprozesse, was schließlich zur Vorhersage von ingenieurstechnisch relevanten mechanischen Eigenschaften geeignet sein wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Großgeräte: Microscopy setup for LAMINO II
• Gerätegruppe: 5000 Labormikroskope
• Mitverantwortliche: Dr. Alexey Ershov; Dr. Tomas Faragó; Dr. Daniel Hänschke; Dr. Marcus Zuber
• Kooperationspartner: Professor Dr. Thilo F. Morgeneyer