W-Folie: DuktilitätIdentifikation der Mechanismen der plastischen Verformung

• Antragsteller: Dr.-Ing. Jens Reiser
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250335026

Wolfram (W) ist das Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt aller Metalle (TS = 3422°C) und wäre daher prädestiniert für Hochtemperaturanwendungen insbesondere in der Energietechnik. Wolfram hat allerdings zwei entscheidende Nachteile: (i) eine katastrophale Oxidationsbeständigkeit bei Temperaturen oberhalb 600°C sowie (ii) eine niedrige Risszähigkeit, KIC, bzw. eine hohe Spröd-duktil-Übergangstemperatur (engl.: britte-to-ductile transition temperature (BDTT)) gemessen im Kerbschlagbiegeversuch. Im Rahmen der Dissertation des Antragstellers wurde insbesondere für letzteres Problem ein Lösungsansatz gefunden. Dabei bedient man sich zur Duktilisierung von W der Synthese eines W-Lamiantes (W-Multilayer) aus W-Folien. W-Folien haben eine hohe Risszähigkeit und sind selbst bei Raumtemperatur (RT) duktil. Durch Übereinanderschichten und geeignetes Verbinden ist es gelungen, die Zähigkeit der W-Folie auf ein Massivbauteil zu übertragen.Zahlreiche Publikationen weisen aus, dass W durch Kaltumformung duktilisiert werden kann. Dies wird jedoch nur phänomenologisch beschrieben, ein Mechanismenverständnis liegt nicht vor. Insbesondere die Mechanismen der plastischen Verformung von W-Folie oder allgemein von kzr UFG-Materialien sind noch nicht in Gänze verstanden.Im Rahmen dieses Antrags sollen speziell der Einfluss (i) der hohen Dichte mobiler Stufenversetzungen, (ii) der Kornfeinung sowie (iii) der Versetzungsannihilation an der freien Oberfläche auf die außergewöhnliche Duktilität von W-Folie, Dicke 0,1 mm, untersucht und verstanden werden. Dazu werden Verformungsmechanismen sowohl direkt (Zugversuch, TEM) als auch indirekt (SRS, Aktivierungsvolumen) identifiziert und die Ergebnisse miteinander korreliert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen