Schädigungsmechanismen und mikrostrukturelle Einflussgrößen auf die Ermüdungslebensdauer metallischer Werkstoffe im VHCF-Bereich

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Obwohl einige technologische Anwendungen sehr hohe Lastspielzahlen ertragen müssen und obwohl es keinen Zweifel mehr daran geben kann, dass die Lebensdauerkurve im Very High Cycle Fatigue (VHCF)-Bereich jenseits von 107 Zyklen für viele Werkstoffe abfällt, ist der momentane wissenschaftliche Kenntnisstand zu den Schädigungsvorgängen und den mikrostrukturellen Einflussgrößen für das Versagen im VHCF-Bereich derzeit immer noch sehr gering. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass sowohl die Korngröße als auch Unterschiede bzw. Abweichungen in der Mikrostruktur und in den lokalen mechanischen Eigenschaften eine dominierende Rolle auf die im VHCF-Bereich auftretenden Schädigungsmechanismen und auf die Form der Lebensdauerkurve haben. Um die Schädigungsmechanismen und die Rissentstehung im VHCF-Bereich besser zu verstehen, soll am Modellsystem Reineisen bis zum vollperlitischem Stahl durch eine systematische Variation der Mikrostrukturen Aufschluss über die Wechselwirkung zwischen Mikrostruktur, lokalen mechanischen Eigenschaften und der Rissinitiierung im VHCF-Bereich gewonnen werden. Zudem sollen in-situ Experimente im Großkammer-Rasterelektronenmikroskop als auch atomistische Simulationen Aufschluss geben, in welchem Umfang lokale kristallographische Unterschiede und die Korngröße die Schädigungsmechanismen beeinflussen. Übergeordnetes Gesamtziel des Vorhabens ist es, auf der Basis der Ermittlung der Mikrostruktur- Eigenschaftskorrelation, ein vertieftes Verständnis der relevanten Schädigungsmechanismen im VHCF-Bereich zu entwickeln, das dann die Basis für die Entwicklung einer mechanismenbasierten Modellvorstellung für die Schädigung im VHCF-Bereich bildet.