Korngrenzenwiderstand

Lokale Bestimmung des Korngrenzenwiderstandes gegen 3D-Stadium-I-Rissausbreitung:
Verknüpfung von Spannungs- und Geometriekonzept

Erst die Kenntnis der Wechselwirkungsmechanismen von Rissen, insbesondere mikrostrukturell kurzer Risse im Stadium I, mit der lokalen Mikrostruktur erlaubt eine genaue Lebensdauerabschätzung von Werkstoffen und Bauteilen. Die Wechselwirkung zwischen Rissen und Korngrenzen beeinflusst dabei maßgeblich die Lebensdauer und ist bislang nur in Ansätzen verstanden. Dies beschränkt die Qualität und die Gültigkeit aller Lebensdauer-berechnungsmodelle.

Die Modelle schreiben im wesentlichen Korngrenzen eine zentrale Hinderniswirkung zu, begründet in inkompatiblen Gleitsystemen (Geometriekonzept) oder lokal zu überwindenden Spannungen (Spannungskonzept). Somit ist in allen Modellen die Wechselwirkung von Versetzungen vor der Rissspitze mit der Korngrenze zentrales Augenmerk.

In den vergangenen Jahren wurden erhebliche Anstrengungen im Bereich Simulation und theoretischer Modellierung unternommen. Dieses Projekt widmet sich aufbauend auf diesen Arbeiten dem Experiment.

Verschiedene Experimente wurden dabei bereits durchgeführt oder sind geplant:

- Wechselwirkung von an FIB-Kerben initiierte (Ermüdungs-) Risse auf einem
Gleitsystem und ausgewählten Korngrenzen

- insitu Mikro-Biegebalken-Ermüdungsexperimente

- Ermüdungsrissinitiierung an Korngrenzen

- insitu Glietlinien-Korngrenzenwechselwirkung

- hochauflösende Messung von Spannungs- und Dehnungsfeldern an
Korngrenzen (Anisotropiespannungen) und Rissspitzen

Materialen: Nickelbasis-Superlegierung CMSX-4 (ein-/polykristallin)

Aluminium-Lithium-Legierung (Binär)

Nickel (hochrein)

Aluminium (hochrein)

Methoden: insitu mechanische Prüfungen und Messungen (REM, AFM,
Lichtmikroskopie)

Mechansiche Prüfmethoden