Ableitung physikalischer Werkstoffkenngrößen aus Indentierungsexperimenten in polykristallinen/ultrafeinkörnigen und einkristallinen Materialien - Simulation und Experiment -

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Karsten Durst
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5437100

Nanoindentierungsverfahren haben in den letzten Jahren eine große Bedeutung für die Bestimmung der lokalen mechanischen Eigenschaften einzelner Phasenbestandteile und dünner Schichten erlangt. Bei unterschiedlichen Experimenten zeigte sich die außerordentliche Bedeutung von Simulationstechniken zur Beschreibung solcher Messungen. Zur Ableitung physikalischer Werkstoffkenngrößen wie der Fließspannung und des Verfestigungskoeffizienten aus Indentierungsexperimenten müssen vergleichende Simulationen von Indentierunsexperimenten an unterschiedlichen, zuvor durch Zug-Druck-verformung charakterisierten Materialien, durchgeführt werden. Die registrierende Härteprüfung soll dabei auf mehreren Größenebenen (Multiscale Hardness Testing) angewandt werden, so dass ausgehend vom Einkristall bis hin zum ultrafeinkömigen (UFG) Werkstoff, das Materialverhalten von der Mikro- bis zur Makroskala beschrieben werden kann. Dadurch kann letztendlich der Einfluss von Komgrenzen und des Komgefüges auf die mechanischen Eigenschaften untersucht werden. Zur Simulation des Indentiervorganges mit konventionellen Plastizitätsmodellen muss dabei der Eindringtiefenbereich ermittelt werden, ab welchem Härte, E- Modul, sowie der Aufwurf um den verbleibenden Eindrucks nahezu unabhängig von der Eindringtiefe sind. Vor allem einkristalline Materialien erfordern die Berücksichtigung der plastischen Anisotropie in den Simulationen, welche bei Nanoindentierungsexperimenten häufig beobachtet werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Mathias Göken