Detailseite
Projekt
Entwicklung verfestigender Phasen unter Betriebsspannungen und -temperaturen: Phasenfeld-Modellierungen und experimentelle Untersuchungen
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr.-Ing. Reza Darvishi Kamachali; Professorin Dr.-Ing. Birgit Skrotzki
Fachliche Zuordnung
Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
Förderung
Förderung von 2014 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257397553
Die Ausscheidungshärtung ist der wichtigste Verfestigungsmechanismus in Al-Legierungen. Die Größe und der Abstand der Ausscheidungen ändern sich jedoch während der Entmischung. Während der Aushärtung überlagern sich chemische Änderungen im System mit inneren Spannungen um die Ausscheidungen. Daher wird eine gekoppelte Wechselwirkung zwischen Diffusion und mechanischer Relaxation innerhalb des Systems erwartet. In der ersten Förderperiode wurde eine starke chemo-mechanische Kreuzkopplung aufgrund von konzentrationsabhängigen elastischen Konstanten in binären (Al-Li, Al-Cu) und ternären (Al-Cu-Li) Legierungen untersucht und mit mechanischen und mikrostrukturellen Untersuchungen unterstützt. Ein Mechanismus der inversen Reifung und der Umlagerung von Ausscheidungen, welcher ein Paradigmenwechsel darstellt, wurde unter dieser chemo-mechanischen Kreuzkopplung aufgedeckt. Ferner sind theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Effekt äußerer Belastung auf die Mikrostrukturentwicklung in Bearbeitung.In der zweiten Projektphase werden wir uns auf die Mikrostrukturentwicklung unter Kriechbedingungen fokussieren. Ein Modell für Leerstellendiffusion in Mehrstoffsystemen wird entwickelt. Unsere Untersuchungen werden sich auf die Bedeutung von Punktdefekten (Substitutionsatome und Leerstellen) fokussieren. Das chemo-mechanische Kreuzkopplungsmodell wird erweitert, um konzentrationsabhängige Dehnungen (Vegardsche Regel) zu berücksichtigen, welche das existierende Modell der konzentrationsabhängigen elastischen Konstanten ergänzen. Die Umverteilung von Defekten in verschiedenen unter Spannung stehenden Umgebungen werden untersucht, d.h. in der Umgebung von (i) Ausscheidungen (um den Einfluss von Leerstellen auf die inverse Reifung zu verstehen), (ii) Korngrenzen (um die Kriterien der Porenbildung zu verstehen) und (iii) Versetzungen (um den Klettermechanismus zu verstehen). Die aus diesen Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse werden mit dem neuen Modell für Oberflächen-/Grenzflächendiffusion (s.o.) kombiniert, um die Porenbildung in den späteren Kriechstadien zu adressieren.Wie im Vorgängerprojekt werden die Simulationen zur Validierung durch Experimente an unserer hochreinen Al-4Cu-1Li-0.25Mn Legierung ergänzt. Es werden thermomechanische Behandlungen eingesetzt, um die Leerstellenkonzentration und die Versetzungsdichte zu variieren. Die resultierenden Effekte auf die Keimbildung und den Vergröberungsprozess der Ausscheidungen werden durch Mikrostrukturuntersuchungen mittels TEM, HRTEM und SAXS charakterisiert. Die Bildung und Entwicklung von Kriechporen wird mit Hilfe von Kriechversuchen bis in verschiedene Stadien des sekundären und tertiären Kriechens untersucht, gefolgt von optischen Gefügeuntersuchungen und Mikro-CT Experimenten.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
