TP2: Thermomechanische Charakterisierung und mikrostrukturelle Analyse der Wechselwirkung von Scherbändern mit Elementen der Mikrostruktur

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Franz-Xaver Wagner
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460484491

Adiabatische Scherbandbildung tritt als Verformungsprozess in metallischen Werkstoffen insbesondere bei hohen Verformungsgeschwindigkeiten auf. Die Scherbandbildung ist dabei geprägt durch Energiedissipation bei der plastischen Verformung, einem dadurch erzeugten lokalen Temperaturanstieg, einer daraus resultierenden lokalen Entfestigung und damit schließlich einer im Zeitverlauf immer stärker ausgeprägten Lokalisierung der weiteren Verformung. Ein tiefgründiges Verständnis der Scherbandbildung ist werkstoffwissenschaftlich interessant, experimentell herausfordernd und auch aus technologischer Sicht, insbesondere im Kontext des Hochgeschwindigkeitsscherschneidens (HGSS), besonders relevant. Ein zentrales Ziel dieses Teilprojektes ist es, in un- bzw. niedriglegierten Stählen sowie einer naturharten Aluminiumlegierung den Einfluss unterschiedlicher Ausgangsmikrostrukturen auf die Bildung und das Wachstum verschiedener Arten von Scherbändern zu erforschen. Im Projekt werden Kriterien zur Bewertung der Scherneigung der untersuchten Werkstoffe beim HGSS unter besonderer Berücksichtigung von Dehnratensensitivität, Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit entwickelt. Insbesondere sollen Zusammenhänge zwischen den Ausgangsmikrostrukturen und den daraus resultierenden Scherbandeigenschaften verstanden werden. Im Vordergrund stehen neben der makroskopischen Untersuchung des mechanischen Verhaltens auch die mikrostrukturelle und mikromechanische Charakterisierung der Scherbänder mit einem zusätzlichen Fokus auf dem Einfluss verschiedener Spannungszustände. Darüber hinaus werden die beim HGSS erzeugten Trennflächen systematisch untersucht und Voraussetzungen für das Einstellen von maßgeschneiderten Oberflächeneigenschaften abgeleitet. Damit wird zudem ein maßgeblicher Beitrag zum übergeordneten Forschungsthema geleistet, indem die relevanten mikrostrukturellen Mechanismen von der Initiierung eines adiabatischen Scherbandes über das Wachstum und die Interaktion mit der Mikrostruktur bis zur ausgebildeten Funktionsfläche beim HGSS verstanden werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5380: Funktionsflächen durch adiabatische Hochgeschwindigkeitsprozesse: Mikrostruktur, Mechanismen und Modellentwicklung – FUNDAM³ENT
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Philipp Frint