Experimentelle und modellmäßige Bewertung der dreidimensionalen Auswirkung mikrostruktureller Barrieren während der Rissinitiierungphase VHCF-beanspruchter Werkstoffe

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hans Jürgen Christ; Professor Dr.-Ing. Ulrich Krupp; Dr. Wolfgang Ludwig; Professor Dr. Ullrich Pietsch
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 172277823

Selbst nach einer Milliarde Zyklen zeigen viele Werkstoffe deutliche Spuren plastischer Verformung, ohne dass Bauteilversagen aufgetreten ist. Umgekehrt kann es selbst bei identischer Beanspruchung nach weit weniger Zyklen zum Bruch kommen. Die dem Vorhaben zugrunde liegende Hypothese, dass die Stärke mikrostruktureller Barrieren darüber entscheidet, ob sich Ermüdungsschädigung ausdehnen kann oder nicht, soll anhand von Duplexstählen mit unterschiedlich fester Ferrit- und Austenitphase quantifiziert werden. Dabei sollen wichtige Aspekte, wie die gleichzeitige Plastizitäts- und Eigenspannungsaufteilung auf die beiden Phasen, sowie die stochastische Anordnung ermüdungskritischer Gefüge-Cluster analysiert werden. Ebenfalls soll ein Beitrag zu der wichtigen Frage nach dem Einfluss der Umgebungsatmosphäre auf die VHCF-Schädigung erarbeitet werden. Dabei kommen drei ineinander greifende moderne experimentelle und theoretische Techniken zur Anwendung: (i) Ultraschall-Ermüdungsversuche in Kombination mit in-situ-Analyse-Techniken (ii) dreidimensionale Gefügerekonstruktion und ortsaufgelöste Diffraktionsmessungen mittels hochenergetischer Synchrotronstrahlung und (iii) FEM-Modellierung der elastisch und plastisch anisotropen Ermüdungsverformung innerhalb der zweiphasigen Mikrostruktur als Basis einer schadenstoleranten Lebensdauervorhersage im VHCF-Bereich sowie zur Strukturoptimierung ermüdungsresistenter Werkstoffe.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1466: Unendliche Lebensdauer für zyklisch beanspruchte Hochleistungswerkstoffe
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Claus-Peter Fritzen