Bewertung der Effizienz mikrostruktureller Barrieren durch in-situ Messung der Rissöffnungsverschiebung

• Applicant: Professor Dr. Werner Skrotzki
• Subject Area: Mechanical Properties of Metallic Materials and their Microstructural Origins ; Glass, Ceramics and Derived Composites
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 26558949

In der ersten Förderperiode wurden die indirekten Messmethoden zur Bewertung der Barrierenwirkung am Modellmaterial (einphasiger Austenitstahl) getestet und erste Messungen an zweiphasigem Duplexstahl ausgeführt. Die weiteren Untersuchungen werden hauptsächlich an diesem Werkstoff durchgeführt. Mittels geeigneter Verformungsparameter werden kurze Ermüdungsrisse initiiert. Der Einfluss verschiedener Barrierenarten auf das Risswachstum wird studiert, wobei zwischen Grenzen gleichphasiger Körner (αα und (() und Grenzen unterschiedlicher Phasen (α( und (α) mittels der EBSD-Technik unterschieden wird. Bei ausgesuchten Rissen wird in Nähe der Rissspitze mittels hochauflösender Abbildung (InLens Detektor im REM) in-situ die plastische Rissöffnungsweite ΔCODpl bestimmt. Unter der Annahme einer Korrelation zwischen ΔCODpl und der Wachstumsgeschwindigkeit der Risse ist somit unmittelbar eine Barrierenwirkung erfassbar. Durch nachfolgende ex-situ Verformungen sind die Ergebnisse durch direkte Wachstumsgeschwindigkeitsmessung zu bestätigen. Aus einer Kombination von Verformungen im High-Cycle- und Low-Cycle-Bereich sollen experimentelle Daten (Verformungsparameter, Kornkarte, Geometriedaten, Rissabbildungen) für die Modellentwicklung (TP3) zur Verfügung gestellt werden, um die Modellierung des Risswachstums zu ermöglichen. Die Methode der in-situ-Messung der plastischen Rissöffnungsweite soll gemeinsam mit TP2 auf metastabile austenitische Edelstähle mit Martensitumwandlung angewendet werden. Eine weitere Methode zur Quantifizierung der Barrierenwirkung ist die Messung der Durchbruchamplitude. Dazu wird die Probe in-situ mit einer kontinuierlich anwachsenden Dehnungsamplitude verformt und die Amplitude (Durchbruchamplitude) ermittelt, bei der der Riss die Barriere deutlich überwindet.

• DFG Programme: Research Grants