Interaction of grain boundaries with mechanical stresses and mechanical and dynamical behaviour of grain boundaries during and after plastic deformation

• Applicant: Privatdozentin Dr. Myrjam Winning
• Subject Area: Synthesis and Properties of Functional Materials
• Term: from 2003 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5390024

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, den Einfluss einer definierten plastischen Umformung auf das Verhalten von Korngrenzen, insbesondere die kinetischen Eigenschaften, in Abhängigkeit von der Korngrenzenstruktur, den Umformbedingungen und der Mikrostruktur des Werkstoffes zu untersuchen. Die Untersuchungen werden zum einen an Bikristallen mit individuellen, definierten Korngrenzen als auch an Oligokristallen aus hochreinem Aluminium durchgeführt. Das Projekt ist in zwei Themenbereiche unterteilt. Im ersten Teil (MPI für Eisenforschung, Düsseldorf) werden die Umformversuche an Bikristallen mit definierten Korngrenzen und an Oligokristallen durchgeführt. Dabei werden die Proben in einer Channel-Die-Anlage in einer Serie aus einzelnen kleinen Dehnungsschritten mit definierter Schmierung verformt. Die Proben werden jeweils mittels Hochauflösungs-Orientierungsmikroskopie (EBSP) im REM (FEG-REM) und TEM, Photogrammetrie, Nanoindentierung und Röntgenrasterbeugung charakterisiert. Die Umformung wird mittels Kristall-Plastizitäts-Finite Elemente Methode ortsdiskret simuliert. Die Orientierungsmikroskopie dient zur hochauflösenden Untersuchung der Mikro- und Nanotextur besonders in der Nähe der Korngrenzen. Die Photogrammetrie dient zur Messung der akkumulierten plastischen Oberflächenkomponenten der lokalen Dehnungstensoren. Die Nanoindentierung und Röntgenrasterbeugung dienen zur Bestimmung lokaler Kräfte und Eigenspannungen. Nach Abschluss dieser Untersuchungen sollen die Proben im zweiten Teil des Projektes (IMM, Aachen) geglüht werden. Im Falle der Bikristalle kann eine mögliche Korngrenzenbewegung in-situ verfolgt werden. Das Auftreten von Rekristallisationserscheinungen kann mit Hilfe hochauflösender Elektronenmikroskopie beobachtet werden. Im Falle der Oligokristalle soll das Hauptaugenmerk auf der Gefüge- und Mikrostrukturentwicklung während der Glühbehandlung liegen. Insbesondere das Verhalten unterschiedlicher Korngrenzenstrukturen unter den gleichen Umformbedingungen soll untersucht werden, wobei gerade der Übergang von Kleinwinkel- zu Großwinkelkorngrenzen von besonderem Interesse ist.

• DFG Programme: Research Grants