Mikrostrukturelle Untersuchungen zur Kinetik der Dehnungsakkumulation und der Schädigungsentwicklung beim Kriechen kurzfaserverstärkter Aluminiumlegierungen.

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gunther Eggeler; Professorin Dr.-Ing. Anke Rita Kaysser-Pyzalla, bis 6/2009
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 50664208

In der Vergangenheit wurde am Beispiel des Kriechens kurzfaserverstärkter Aluminiumlegierungen vorgeschlagen, das Kriechverhalten des Verbundwerkstoffs auf der Grundlage einer Kopplung aus drei Elementarprozessen zu interpretieren: (1) Einem Verfestigungsprozess, in dessen Verlauf Versetzungen eine Zone erhöhter Versetzungsdichte um einzelne Fasern aufbauen (verfestigte Zone). (2) Einem Erholungsprozess, der diesem Verfestigungsprozess entgegenwirkt, und der aus einer kombinierten Gleit- und Kletterbewegung von Versetzungsringen aus der verfestigten Zone an die Faserenden besteht, wo die Versetzungsringe schrumpfen und verschwinden. (3) Einem Schädigungsprozess, bei dem es wegen einer Lastübertragung auf die Fasern zum Faserbruch kommt. Der erste Elementarprozess beschreibt die mikrostrukturellen Vorgänge, die zur Lastübertragung führen. Andererseits kann der zweite Elementarprozess, der mit steigender Temperatur und abnehmender Faserlänge (nach Faserbruch) an Intensität zunimmt, verhindern, dass Lasten in Fasern über bestimmte Werte ansteigen. Vor diesem mikrostrukturellen Hintergrund wurde ein mikromechanisches Modell abgeleitet, dass mit den mikrostrukturellen Beobachtungen in Einklang steht und sowohl die Form einzelner Kriechkurven als auch die Spannungs- und Temperaturabhängigkeit der sekundären Kriechrate vernünftig wiedergibt. Dieses Modell [1] hat es heute fast zum Klassiker der Kriechliteratur geschafft. Allerdings wurde es nur auf der Grundlage von Ergebnissen abgesichert, die mit Methoden erarbeitet wurden, die in den frühen Neunziger Jahren des letzten Jahrhunderts in einem werkstoffwissenschaftlichen Labor zur Verfügung standen. Und es gibt wichtige Lücken, die im hier ins Auge gefassten Forschungsprojekt geschlossen werden sollen. Dazu gehört der statistisch abgesicherte Nachweis durch gezielte TEM-Untersuchungen, dass beim Kriechen in der Umgebung der Fasern verfestigte Zonen entstehen, deren Versetzungsdichte durch Verfestigungs- und Erholungsprozesse bestimmt wird. Die mechanischen Eigenspannungen verfestigter Zonen in Fasernähe müssen bestimmt werden und wesentliche Versetzungsreaktionen müssen identifiziert werden. Und vor allem müssen die phantastischen Möglichkeiten moderner Synchrotronanlagen genutzt werden, um die Kriechschädigungsakkumulation (Frühstadien und Entwicklung beim Kriechen) zu untersuchen. Dazu sollen Tomographieuntersuchungen durchgeführt werden, die durch simultane Beugungsuntersuchungen begleitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen