Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Verfestigung in Ein- und Polykristallen bei zyklischer Belastung (Bauschinger Effekt)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ulrich Krupp; Professor Dr.-Ing. Thomas Seifert
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389025087

Die Lebensdauer von zyklisch belasteten metallischen Komponenten ist meist durch die Ermüdung der eingesetzten Werkstoffe begrenzt. Teilweise Irreversibilität der zyklischen plastischen Verformung führt zu Dehnungslokalisierung, Rissbildung und -ausbreitung und schließlich zum Bruch. Insbesondere ungünstige Orientierungen der Körner und Korngrenzen führen zu zusätzlichen Spannungskonzentrationen, so dass selbst bei makroskopisch elastischen Deformationen lokale Plastizität in den Körnern auftritt. Von besonderer Bedeutung ist dabei der Bauschinger-Effekt, über den sich die richtungsabhängige Verfestigung des Werkstoffs beschreiben lässt. Durch Mikroindentierungsexperimente, gezielte Mikrobiegeprüfungen sowie Zug-Druck-Versuche an einer Reihe von Wärmebehandlungsvarianten, deren Verformungsmechanismen mittels mikrostruktureller Untersuchungen (Rasterelektronenmikroskopie mit EBSD/FIB und Transmissionselektronen-mikroskopie) im Detail identifiziert werden können, werden im Rahmen des geplanten Vorhabens Einkristall- und Vielkristallmodelle entwickelt, die eine explizite kinematische Einbeziehung des Bauschinger-Effekts in Finite-Elemente-Berechnungen ermöglichen. Verifikationsexperimente an zwei technisch bedeutsamen Konstruktionswerkstoffen, Duplexstahl 1.4462 und Nickelbasissuperlegierung Alloy 718, werden die Möglichkeiten und Grenzen der Modelle aufzeigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen