Mikromechanische Untersuchung des Korngrenzgleitens

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Kirchlechner
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 500076185

Korngrenzgleiten ist ein wichtiger Verformungsmechanismus, der vor allem in polykristallinen Materialien bei hohen Anwendungstemperaturen sowie in nanokristallinen Werkstoffen einen sehr hohen Beitrag zur Verformung liefern kann. Die immense Zahl an gleichzeitig in einem Polykristall vorhandenen Korngrenzen sowie das Auftreten anderer Verformungsmechanismen (z.B. Versetzungsgleiten) verhinderten bisher ein quantitatives Verständnis der fundamentalen Prozesse des Korngrenzgleitens. Während des letzten Jahrzehnts wurden nanomechanische Hochtemperaturexperimente an FIB-strukturierten Nano- und Mikroproben möglich. Dadurch ist nun eine Isolierung, Charakterisierung und Quantifizierung der Korngrenzgleitmechanismen an einzelnen Korngrenzen möglich. Ziel dieses Projekts ist es, mit Hilfe von mikromechanischen Druckversuchen, welche in situ im Rasterelektronenmikroskop (REM) bei hohen Temperaturen durchgeführt werden, die Dehnungsbeiträge des Korngrenzgleitens von anderen Verformungsmechanismen zu trennen. Dabei sollte die Schubspannungs-Scherdehnungs-Kurve während des Korngrenzgleitens für einzelne Korngrenzen gemessen werden. Die Korngrenze in der Mitte eines Mikropillars ist dabei 45° gegenüber der Belastungsrichtung verkippt. Die Schubspannung wird aus der aufgebrachten Last sowie der Gleitgeometrie (Fläche und Neigung der Korngrenze, Gleitrichtung) berechnet. Die Scherdehnung wird aus REM-Bildern berechnet, welche mit Hilfe von digitaler Bildkorrelation (DIC) analysiert werden. Anschließend werden die Korngrenzgleitmechanismen im Hinblick auf die folgenden grundlegenden Fragen quantitativ untersucht: 1. Wie hoch ist die Aktivierungsenergie des Korngrenzgleitens? 2. Gibt es einen intrinsischen Größeneffekt beim Korngrenzgleiten 3. Welchen Einfluss hat der Korngrenztyp für das Korngrenzgleiten? 4. Wie ist die Dehnratenabhängigkeit des Korngrenzgleitens quantitativ? 5. Welche Bedeutung hat Korngrenzgleiten für die Erhaltung der Kompatibilität in makroskopischen Polykristallen?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortlich: Dr. Patric Alfons Gruber
• Kooperationspartner: Professor Michael Titus, Ph.D.