Kolonieverhalten und Koloniewechselwirkung in Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen auf Basis von Freeze-Casing-Preforms

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Wanner
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 55968777

Im Zentrum des Antrags stehen neuartige Metallmatrix-Verbundwerkstoffe, die ein hierarchisches Gefüge aufweisen. Besonders charakteristisch sind bis zu mehrere Millimeter große Kolonien, die eine blätterteigartige, interpenetrierende Struktur aufweisen. Im Rahmen dieses Vorhabenswerden die Eigenschaften dieser Werkstoffe auf der Ebene einzelner Kolonien experimentell analysiert. Im Mittelpunkt steht dabei die Charakterisierung des Gefüges und der mechanischen Eigenschaften auf den unteren und mittleren Größenskalen, d.h. das Augenmerk liegt zum einen auf isolierten Kolonien, zum andern auf der Wechselwirkung benachbarter Kolonien unterschiedlicher Orientierung. Es wurde die Methodik zur Präparation und geeigneter Kleinstproben (Abmessungen im Bereich weniger Millimeter) entwickelt. Die elastische Anisotropie der isolierten Kolonien konnte ultraschallspektroskopisch charakterisiert und ihr Verformungs- und Schädigungsverhalten in ersten Verformungsexperimenten unter direkter Beobachtung im Rastereletronenmikroskop analysiert werden. Im weiteren Verlauf soll diese Methodik dazu eingesetzt werden, - die plastische Anisotropie der Kolonien zu quantifizieren, - den Einfluss von grenzflächenmodifizierenden Maßnahmen auf die Festigkeit und das Schädigungsverhalten aufzuklären - die Interaktion unterschiedlich orientierter benachbarter Kolonien zu studieren. Der Einfluss von herstellungsbedingten Eigenspannungen und die Evolution der Lastverteilung zwischen den keramischen und metallischen Gefügebestandteilen soll mit innovativen Röntgenbeugungsverfahren erforscht werden. Aufbauend auf den dadurch gewonnenen Erkenntnissen sollen Modellvorstellungen zum Verformungs- und Versagensverhalten dieser innovativen Verbundwerkstoffe entwickelt und Leitlinien für ihre weitere Gefüge- und Eigenschaftsoptimierung erarbeitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen