Ursachen der Duktilität der intermetallischen Verbindungen CoZr und Co39Ni11Zr50 bei tiefen Temperaturen

• Antragsteller: Professor Dr. Werner Skrotzki
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408144939

CoZr gehört zu den wenigen intermetallischen Phasen, die bei Raumtemperatur als Polykristalle außergewöhnlich duktil sind. Die Duktilität lässt sich noch durch geringen Ersatz von Kobalt durch Ni erhöhen. Obwohl bereits viele Untersuchungen an diesem Materialsystem durchgeführt wurden, sind die Ursachen der hohen Duktilität noch recht unklar. Als Ursachen der Duktilität werden leichte Sekundärgleitung und martensitische Umwandlung favorisiert. Um dieses technologisch bedeutende Problem zu lösen, sollen erstmals mechanische Untersuchungen bei tiefen Temperaturen (300 K – 4 K) durchgeführt werden. Dabei geht es zum einen um Zugverformungen zur Bestimmung der Temperaturabhängigkeit der Streckgrenze, Verfestigung, Bruchspannung und Bruchdehnung. Die thermische Aktivierungsanalyse mittels Spannungsrelaxation soll der Ermittlung der Aktivierungsparameter in Abhängigkeit von Spannung und Temperatur dienen, womit Rückschlüsse auf die Verformungsmechanismen gezogen werden können. Zum anderen sollen Hochdrucktorsionsexperimente bei 300 K und 77 K durchgeführt und die lokale Schertextur dehnungsabhängig gemessen werden. Texturen akkumulieren die Informationen über die betätigten Gleitsysteme, deren Beitrag zur plastischen Verformung sich dann über einen Vergleich mit geeigneten Polykristallmodellsimulationen gewinnen lässt. Zusätzlich sollen mittels Transmissionselektronenmikroskopie von einem erfahrenen chinesischen Partner Versetzungsanalysen durchgeführt werden, die Aussagen über Typ, Anordnung und Dichte von Versetzungen, nicht aber über deren Beitrag zur plastischen Dehnung liefern. Besonderes Augenmerk wird auch auf den Einfluss der martensitischen Umwandlung in (Co,Ni)Zr (möglicherweise auch spannungsinduziert in CoZr bei tiefen Temperaturen) auf die Duktilität gelegt. Die Untersuchungen basieren auf einem großen Erfahrungsschatz, der an den duktilen Seltenerd-intermetallischen Verbindungen YCu und YAg gewonnen wurde. Sie sollen die Ursachen der Duktilität von intermetallischen Verbindungen auf eine breitere Basis stellen, wodurch sich zukünftig eine gezielte Suche nach duktilen intermetallischen Phasen für strukturelle Anwendungen erleichtern sollte. (Co,Ni)Zr ist aufgrund der besseren Oxidationsbeständigkeit ein geeignetes Modellsystem.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen