Systematische Untersuchung der Wechselwirkung mittels Focused Ion Beam initiierter Mikrorisse mit Korngrenzen: Einfluss der Korngrenzeneigenschaften auf die Rissausbreitung, Verbesserung der Modelle der Schädigungsmechanismen zur Lebensdauerberechnung und gezielten Variation von Korngrenzeneigenschaften.

• Applicant: Professor Dr. Horst Vehoff
• Subject Area: Synthesis and Properties of Functional Materials
• Term: from 2005 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5446767

Viele zyklisch stark belastete Bauteile versagen im Bereich de Low Cycle Fatigue (LCF) durch die Bildung und die Ausbreitung mikrostrukturell kurzer Risse in der Größenordnung der Korngröße. Das Ausbreitungsverhalten dieser Risse lässt sich nicht mit der linear elastischen Bruchmechanik beschreiben, da kurze Risse mit Mikrostrukturelementen wie Korn- und Phasengrenzen wechselwirken bis hin zum Rissstopp. In dem geplanten Forschungsvorhaben soll die Wechselwirkung kurzer Risse mit Korngrenzen lokal und Abhängigkeit von der Orientierung der Körner, die die Korngrenze bilden, untersucht werden. Dazu werden die Proben mittels Electron Back Scatter Diffraction Pattern (EBSP)-Messungen charakterisiert und unterschiedliche Korngrenzen ausgewählt wie: - Kleinwinkelkorngrenze- Kippkorngrenze (mit gekippten Gleitsystemen)- Drehkorngrenze (mit gedrehten Gleitsystemen)- Zufällige Korngrenze (Kipp + Drehkorngrenze)In der Nähe dieser Korngrenzen werden mittels Focused Ion Beam-( FIB) Mikroskop Mikrorisse gezielt initiiert. Bei dieser neuen Methode der Rissinitiierung kann der Abstand der Korngrenze, die Risslänge und die Risstiefe mit Genauigkeiten im Submikrometerbereich variiert werden. Im Rasterelektronenmikroskop und Rasterkraftmikroskop wird die Rissausbreitung in-situ beobachtet und die Wechselwirkung des Risses mit der Korngrenze quantitativ gemessen. Als Messgrößen dienen dabei zum einen die Rissfortschritte und Rissspitzenöffnung, die mit einer Genauigkeit von 50 nm gemessen werden können, sowie die Größe der plastischen Zone. Die plastische Zone wird mittels Channeling-Kontrast Abbildung und der neu entwickelten Orientierungsgradientenmessung abgebildet. Ziel ist die Verbesserung der Lebensdauervorhersage auf Basis mikrostruktureller Modelle sowie die gezielte Verbesserung der Lebensdauer durch Grain Boundary Enginerring .

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Privatdozent Dr.-Ing. Michael Marx