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Projekt
Einfluss keramischer Partikel- und Faserverstärkungen in Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen auf das VHCF-Verhalten
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Felix Ballani; Professor Dr.-Ing. Horst Biermann; Privatdozentin Dr.-Ing. Anja Weidner
Fachliche Zuordnung
Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
Förderung
Förderung von 2013 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239351524
Hochleistungswerkstoffe unterliegen im technischen Einsatz oft einer zyklischen mechanischen Beanspruchung, die zu einer Kumulation von Schädigung bis hin zum Bauteilversagen führen kann. Gleichzeitig werden an viele Bauteile sehr hohe Anforderungen hinsichtlich extrem hoher Lastspielzahlen ohne Versagen gestellt, so dass über den Hauptteil der Lebenszeit mikrostrukturell keine Schadensakkumulation erkennbar ist und sich weder Initialschäden noch Versagensfortschreiten klassisch durch Belastungsgrenzüberschreitungen erklären lassen. Die klassische Weibulltheorie genügt mithin nicht mehr zur Erklärung der Lebensdauerverteilung. Das beantragte Vorhaben hat sich zum Ziel gesetzt, das Ermüdungsverhaltens von Al-Al2O3- Verbundwerkstoffen im Bereich extrem hoher Lastspielzahlen (VHCF-Bereich) experimentell in Abhängigkeit von der Verstärkungsgeometrie (Partikel, Kurzfaser) und der Matrixfestigkeit (T6 und überaltert) zu untersuchen. Dazu werden neben den klassischen Methoden der Mikrostrukturuntersuchung insbesondere die in situ Methoden der Infrarot-Thermographie und der Analyse des Frequenzabfalls bzw. der Änderung der harmonischen Schwingungen etabliert, um sowohl den Schädigungszeitpunkt als auch den Schädigungsort zu ermitteln und somit Informationen über die Schädigungsakkumulation zu gewinnen. Anhand der experimentellen Beobachtungen wird das Weibull-verteilte Versagensverhalten der Al- Al2O3 MMCs mit Hilfe von stochastischen Modellen beschrieben. Gleichzeitig werden Möglichkeiten zur Bestimmung von Versagenswahrscheinlichkeiten aufgezeigt. Darüber hinaus wird der Einfluss der keramischen Verstärkungen auf das Langzeitermüdungsverhalten untersucht und mit Hilfe von neu entwickelten Modellen beschrieben. Damit wird sowohl eine Beschreibung der experimentellen Streuungen gegeben als auch ein Beitrag zur Aufklärung der Anwendbarkeit dieser Werkstoffe im Bereich der Langzeitermüdung geleistet.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Großgeräte
Ultraschallprüfmaschine
Gerätegruppe
2910 Dynamische Prüfmaschinen und -anlagen, Pulser
