Wechselwirkung zwischen Korngrenzen und Versetzungen - Globale und lokale Untersuchungen zu den Verformungsmechanismen von nano- bis ultrafeinkörnigen kfz-Materialien

• Applicant: Professor Dr. Horst Vehoff
• Subject Area: Metallurgical, Thermal and Thermomechanical Treatment of Materials
• Term: from 2008 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 86996765

Die Dehnratenempfindlichkeit kubisch flächenzentrierter (kfz) Metalle ist normalerweise vernachlässigbar. Umso mehr hat die außergewöhnlich hohe Dehnratenempfindlichkeit nanokristalliner (nk) und ultra feinkörniger (ufg) kfz-Metalle das Interesse der Wissenschaft geweckt. Dieser Effekt gilt seither als Zugang zur Identifizierung der bei diesen Korngrößen aktiven Verformungsmechanismen, welche sich stark von denen mikrokristalliner Metalle unterscheiden. Einen Weg die Mechanismen voneinander abzugrenzen bieten Kriech- und Zugversuche, die für die unterschiedlichen Korngrößen bei unterschiedlichen Temperaturen und Lasten durchgeführt werden. Die Ergebnisse sind allerdings Werte, die über die gesamte Mikrostruktur (mitsamt Korngrößenverteilung) gemittelt sind und setzen (für „Nanoverhältnisse“) vergleichsweise große Proben mit sehr schmaler Korngrößenverteilung voraus. Simulationen hingegen, die einen großen Teil des heutigen Verständnisses geliefert haben, bestehen trotz immer wachsender Rechenleistungen noch immer aus vergleichsweise kleinen Modellsystemen. Daher kombinieren wir in diesem Projekt die oben genannten globalen Messungen (Dehnratenwechselversuche und inkrementelle Kriechversuche am Bulkmetall) mit der lokalen Methode der Nanoindentierung. Die Kombination eines Nanoindenters mit einem Rasterkraftmikroskop (NI-AFM) eröffnet die Möglichkeit Werkstoffe zu untersuchen, die in der zu untersuchenden Korngröße nur in geringen Mengen herstellbar sind. Insbesondere aber sind mit dieser Methode auch Messungen an Einzelkörnern im ultrafeinkörnigen (ufg) Korngrößenbereich möglich, womit es gelingt, Modelle für Verformungsmechanismen lokal zu verifizieren. Die systematische Durchführung solcher Versuche über einen weiten Temperatur- und Spannungsbereich für Korngrößen von nano zu ufg wird einen großen Beitrag zur Erstellung einer Verformungsmechanismenkarte für diese Werkstoffe liefern und im Einzelnen zur Verbesserung der Modelle für Nano- Verformungsmechanismen führen. Dabei wird der Fokus besonders auf die Wechselwirkungen von Versetzungen mit Korngrenzen gelegt.

• DFG Programme: Research Grants