Fließspannungsverhalten metallischer Werkstoffe bis zu extremen Dehngeschwindigkeiten
Final Report Abstract
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde ausgehend von der Optimierung der Prüftechnik und Probenspezifikation für die Hochgeschwindigkeitsstauchprüfung das mechanische Werkstoffverhalten an Materialien unterschiedlichen Gittertyps untersucht und diskutiert. Durch die Kooperation mit dem Institute of Problems of Chemical Physics in Chernogolovka ist es erstmals gelungen, für eine Vielzahl von Werkstoffen gleichen Zustandes die Dehnratensensitivität über einen weiten Bereich an Dehnungsgeschwindigkeiten bis 10 hoch 6 1/s zu untersuchen. Es konnten entgegen den bisherigen Annahmen des Schrifttums keine Anzeichen für Dämpfungseffekte bei Dehnraten >10 hoch 3 1/s gefunden werden. Das Fließspannungsverhalten scheint über den gesamten betrachteten Dehngeschwindigkeitsbereich thermisch aktiviert zu sein. Darüber hinaus ist es durch die Zusammenarbeit mit dem Institute of Problems of Chemical Physics der Russischen Akademie der Wissenschaften und dem Department of Physics and Engineering der staatlichen Universität Tomsk gelungen, eine ultrafeinkörnige Titanlegierung in einem weiten Bereich von Dehnungsgeschwindigkeiten durchgehend zu untersuchen. Weiterhin wurden erste Ansätze einer Modellierung des Werkstoffverhaltens auf Basis physikalisch begründeter, zum Teil auch (semi)empirischer Modelle durchgeführt, mit deren Hilfe das Werkstoffverhalten bis zu extremen Dehngeschwindigkeiten erfolgreich beschrieben werden konnte. Um die Entwicklung physikalisch begründeter Modelle voranzutreiben, könnte in einem weiteren Forschungsvorhaben die Versetzungskonfiguration und Versetzungsdichte durch gezielte mikrostrukturelle Untersuchungen bestimmt und in bereits bestehende mathematische Ansätze integriert werden. Für ein solches Forschungsvorhaben wäre der Einsatz eines kombinierten Elektronenstrahl- und fokussierenden Ionenstrahlmikroskops sinnvoll, wie es beispielsweise seitens der staatlichen Universität Tomsk zur Verfügung steht. Diese Methode eignet sich im Speziellen auch für die Mikrostrukturuntersuchungen ultrafeinkörniger Materialien. Damit könnte ein besseres Verständnis für die Zusammenhänge zwischen den mikrostrukturellen Vorgängen und den erzielten mechanischen Eigenschaften bei extremen Dehngeschwindigkeiten geschaffen werden.
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