Texturabhängiges Risswachstum in einer Magnesium-Knetlegierung unter VHCF-Bedingungen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Adrian Rienäcker, seit 3/2022; Professorin Dr.-Ing. Martina Zimmermann
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461909134

Im Fokus des Vorhabens steht die Charakterisierung des Ermüdungsrisswachstums im Schwellenwertbereich, d.h. bei kleinen Lastamplituden, ein Bereich in dem auch für einen technischen Anriss mit einer signifikanten Wechselwirkung zwischen Werkstoffmikrostruktur und sich ausbildendem Risspfad zu rechnen ist. Anhand der als Walzhalbzeug verfügbaren Magnesiumlegierung AZ31 werden im Hinblick auf die originäre Mikrostruktur sowohl die Ausrichtung der Elementarzellen als auch die durch das Walzen induzierte Kornelongation sowie ggf. in eine Vorzugsrichtung orientierte Primärausscheidungen betrachtet. Von besonderem Interesse sind hierbei die sich während der Ermüdung im Rissspitzenbereich abbildenden Mechanismen der plastischen Verformung wie dem basalen Gleiten, dem pyramidalen Gleiten sowie der Zwillingsbildung. Die Versuchsführung wird hierbei so gewählt, dass sich während des Risswachstums ein konstanter Wert für deltaK im Bereich des Schwellenwerts einstellt, so dass der Ermüdungsriss mit einer plastischen Zone vorgegebener Größe durch das Gefüge „wandert“ und sich dadurch unterschiedliche mikrostrukturelle Konfigurationen hinsichtlich des Textureinflusses adressieren lassen. Der Einfluss der mikrostrukturellen Merkmale wird hierbei über die Risswachstumsgeschwindigkeit, den Risspfad und die Gefügeveränderung im Rissspitzenbereich charakterisiert. Methodisch kommen die klassische Resonanzermüdung und die Ultraschallermüdungsprüftechnik in Kombination mit in-situ-Risswachstumsmessungen mittels Fernfeldmikroskop zur Anwendung. Aufschlüsse über die Deformationsprozesse an der Rissspitze, so z.B. die Identifizierung der rotatorischen Anteile, liefern softwaregestützte Analysen der Gitterverzerrung in Verbindung mit in-situ-Versuchen im REM mittels Mikrozugmodul. Aus den Ergebnissen werden abschließend grundlegende, auf andere hdp-Legierungen übertragbare Erkenntnisse zum Rissausbreitungsregeln bei sehr niedriger Lastamplituden abgeleitet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Frank Zeismann, bis 3/2022