Untersuchung des Einflusses der Korntopologie auf die Eigenschaften ultrafeinkörniger Werkstoffe mit Hilfe der 3D Mikroskopie.

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dierk Raabe, seit 1/2012
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5470998

Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, die Möglichkeiten der 3D Elektronenmikroskopie zu nutzen, um den Einfluss der chemischen Zusammensetzung einerseits und den Einfluss der dreidimensionalen Korntopologie andererseits auf die Eigenschaften ultrafeinkörniger Werkstoffe systematisch und gezielt zu untersuchen. 3D Elektronenmikroskopie ermöglicht die schichtweise Untersuchung der Mikrostruktur, der Textur sowie der chemischen Zusammensetzung. Die Daten verschiedener Schichten werden nach der Messung zu einem dreidimensionalen Gesamtbild zusammengefügt und liefern so Informationen über die dreidimensionale Verteilung von Ausscheidungen, Legierungselementen aber natürlich auch Informationen über die Topologie und Größe der Körner, Verteilung der Korngrenzen und die Textur. Insbesondere bei Werkstoffen, die durch severe plastic deformation Methoden hergestellt wurden, zeigt sich oft eine sehr inhomogene Mikrostruktur nach der Verformung, die natürlich Einfluss auf die Eigenschaften hat. Mit Hilfe der 3D Informationen sollen daher in diesem Projekt konkret drei Fragestellungen bearbeitet werden, die in enger Kooperation mit den anderen beteiligten Partnern in der Forschergruppe erfolgen sollen. Im Einzelnen sind dies die Entwicklung der Mikrostruktur und insbesondere der Verteilung von Korngrenzen bei der Herstellung und Verarbeitung von NiTi in der Austenitphase. Die Verteilung von Ausscheidungen spielt bei der Herstellung und Verarbeitung von technischen Aluminiumlegierungen eine wesentliche Rolle. Insbesondere ist zu erwarten, dass die Ausscheidungen großen Einfluss auf die Eigenschaften solcher Legierungen haben, wenn diese durch SPD Verfahren hergestellt wurden. In diesem Projekt soll daher insbesondere die räumliche Verteilung der Ausscheidungen im verformten und geglühten Zustand von Proben, die mittels ECAP Verfahren hergestellt wurden, untersucht werden. Den wissenschaftlichen Schwerpunkt dieses Projektes bildet die Untersuchung der Korntopologie mit Hilfe der 3D Elektronenmikroskopie. Dabei soll die Veränderung der Korntopologie während der Rekristallisation untersucht werden. Die Ausgangsproben sollen ultrafeinkörnige CuZr Proben sein, die sowohl mittels ECAP als auch mittels HPT hergestellt werden. Es soll untersucht werden, inwieweit die verschiedenen Herstellungsmethoden die Topologie der Körner und die dreidimensionale Verteilung von Korngrenzen beeinflusst und wie sich Topologie und Korngrenzenverteilung bei der Rekristallisation verändern. Die experimentellen Daten, die durch Anwendung der 3D Elektronenmikroskopie ermittelt werden, sollen direkt mit Simulationsergebnissen verglichen werden, die aus ebenfalls dreidimensionalen Rekristallisationsmodellen erhalten werden. Die Untersuchung und Darstellung der dreidimensionalen Korngrenzenstruktur kann wichtige Hinweise für die Lebensdauer und das Ermüdungsverhalten ultrafeinkörniger Werkstoffe liefern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 544: Mechanische Eigenschaften und Grenzflächen ultrafeinkörniger Werkstoffe
• Ehemalige Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Myrjam Winning, bis 1/2012