FOR 544: Mechanische Eigenschaften und Grenzflächen ultrafeinkörniger Werkstoffe
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Urtrafeinkörnige (UFG) Werkstoffe besitzen auf Grund ihrer herausragenden mechanischen Eigenschaften enormes Potential für ein breites Spektrum von Anwendungen. Die Einführung neuer Werkstoffe setzt jedoch zunehmend voraus, dass das Werkstoffverhalten unter Betriebsbedingungen zuverlässig vorhergesagt werden kann. Anspruch und Vision der Forschergruppe war es daher, die mechanischen Eigenschaften und Eigenschaftsänderungen sowie ihre mikrostrukturellen Ursachen unter verschiedenen Belastungsbedingungen, d.h. thermischer und/oder mechanischer Natur, zu untersuchen, um die wissenschaftlichen Grundlagen für die durchgängige, validierte Modellierung von UFG-Werkstoffen zu erarbeiten. Somit sollten letztlich die Voraussetzungen für den Durchbruch dieser Werkstoffe zu technischen Anwendungen geschaffen werden. In der ersten Antragsphase wurden hierzu grundlegende Untersuchungen an Modellwerkstoffen durchgeführt, um die Mechanismen, die die Stabilität der Mikrostruktur von UFG-Werkstoffen bestimmen, aufzuklären. Mit dem Fortsetzungsantrag wurden diese Arbeiten konsequent auf technische Legierungen erweitert und das Verhalten der Werkstoffe speziell im Hinblick auf die Stabilität der ultrafeinkörnigen Strukturen bei erhöhten Temperaturen und unter zyklischer Belastung untersucht. Durch die Verwendung verschiedener Werkstoffe (reine Metalle, Legierungen mit Mischkristall- bzw. Ausscheidungshärtung, unterschiedliche Gitterstrukturen, Formgedächtniswerkstoffe) in den beiden Antragsphasen konnten in die Modellentwicklung gezielt Daten von Systemen einbezogen werden, die sich sowohl hinsichtlich des Verformungsverhaltens als auch der relevanten Schädigungsmechanismen zum Teil deutlich unterscheiden. Primär wurden Werkstoffe untersucht, bei denen die Versetzungsbewegung das mechanische Verhalten dominiert; in der zweiten Förderperiode wurden z.B. mit ultrafeinkörnigem NiTi-Legierungen auch Systeme betrachtet, bei denen die Phasenumwandlung eine entscheidende Rolle spielt. Anspruch und Vision der Forschergruppe war es, die wissenschaftliche Grundlage für die Umsetzung von UFG-Werkstoffen in technische Anwendungen zu schaffen. Im Rahmen der Arbeiten der zweiten Förderperiode ist es gelungen, Industriepartner von der Tragfähigkeit dieser Arbeiten zu überzeugen, und es sollen nunmehr im Rahmen eines Transferprojekts UFG-Aluminium-Legierungen für den Großserieneinsatz im Bereich der Automobilindustrie ertüchtigt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Strain rate sensitivity of ultrafine-grained aluminium processed by severe plastic deformation. Scripta Mater, Vol. 53 (2005), 189
J. May, H.W. Höppel. M. Göken
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Mechanical properties, dislocation density and grain structure of ultrafine-grained aluminum and aluminum-magnesium alloys. Metal. Mater. Trans. A, Vol. A38 (2007), 1941
J. May, M. Dinkel, D. Amberger, H.W. Höppel, M. Göken
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On the contribution of carbides and micro grain boundaries to the creep strength of tempered martensite ferritic steels. Acta Mater., Vol. 55 (2007) 539
A. Kostka. K.-G. Tak, R.J. Hellmig, Y. Estrin, G. Eggeler
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Texture and microstructure evolution of ECAP processed AIMgMn0.14 alloy. Int. J. Mater. Res., Vol. 98 (2007), 158
X. Molodova, R. Berghammer. G. Gottstein. R.J. Hellmig
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The Influence of Zirconium on the Low-Cycle Fatigue Response of Ultrafine-Grained Copper Metall. Mater. Trans. A, Vol. A38 (2007), 1916
P. Gabor, D. Canadinc, H.J. Maier, R.J. Hellmig, Z. Zuberova, J. Estrin
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Thermal Stability of ECAP processed pure copper. Mater. Sci. Eng. A, Vol. A 460-461 (2007), 204
X. Molodova. G. Gottstein, M. Winning, R.J. Hellmig
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On the cyclic deformation response of ultrafinegrained Al-Mg alloys at elevated temperatures. Mater Sci Eng A. Vol. A496 (2008), 114
D. Canadinc, H.J. Maier, P. Gabor, J. May
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On the Fatigue Crack Growth - Microstructure Relationship in Ultrafine-Grained Interstitial-Free Steel. J. Mater. Sci., Vol. 45 (2010), 4813
T. Niendorf. F. Rubitschek, D. Canadinc. H.J. Maier. I. Karaman
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Phase volume fractions and strain measurements in an ultrafine-grained NiTi shape-memory alloy during tensile loading. Acta Mater., Vol. 58 (2010), 2344
M.L. Young, M.F.-X. Wagner, J. Frenzel, W.W. Schmahl, G. Eggeler
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Five-Parameter Grain Boundary Analysis by 3D EBSD of an Ultra Fine Grained CuZr Alloy Processed by Equal Channel Angular Pressing. Adv. Eng. Mater, Vol. 13 (2011), 237
A. Khorashadizadeh, D. Raabe, S. Zaefferer, G. S. Rohrer, A. D. Rollett, M. Winning
