Size effects and microstructure evolution in textured metal surfaces during reciprocating sliding

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Das Korrelieren der Mikrostruktur mit den Eigenschaften eines Materials ist eine der zentralsten Fragestellungen der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Für Körper im Reibkontakt ist noch recht wenig über diese Zusammenhänge, den genauen Ablauf und die verantwortlichen materialwissenschaftlichen Mechanismen der Mikrostrukturänderungen bekannt. Die beantragte Nachwuchsgruppe wird sich mit den unter tribologischer Beanspruchung verändernden Materialeigenschaften vorwiegend metallischer Werkstoffe im reversierenden Reibkontakt, vor allem an den Totpunkten, beschäftigen. Hierbei werde ich mich auf Modellmaterialien wie Kupfer und C85 Stahl konzentrieren. An den Totpunkten ist die Gleitgeschwindigkeit temporär null, so dass selbst für geschmierte Kontakte keine hydrodynamische Schmierung mehr vorliegt und es zu einem Festkörperkontakt zwischen den Reibpartner kommt. Dies macht diese Punkte für meine grundlagenorientierte Forschung interessant, aber auch aus industrieller Sicht sind die Totpunkte äußerst relevant, da dort der höchste Verschleiß an Zylinderlaufbahnen von Verbrennungsmotoren auftritt. Durch die Lasertexturierung der Kontaktflächen wird die Reibleistungsdichte und der Anteil elastischer und plastischer Dehnung systematisch variiert und ihr Einfluss auf die Entwicklung der Mikrostruktur untersucht. Ausgehend von den experimentellen Ergebnissen wird ein Modellverständnis entwickelt, das vor allem die Mechanismen der Mikrostrukturänderungen im Blick hat. Meine Vision ist es solche Änderungen und ihren Einfluss auf Reibung und Verschleiß zu verstehen. Dies könnte es ermöglichen, Materialien mit strategisch eingestellter Mikrostruktur einzusetzen, um Reibung und Verschleiß zu minimieren.