Modellierung, Computersimulation, Mechanismen der Verformung nanokristalliner Metalle

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Gegenstand dieses Forschungsvorhabens ist die Modellierung des Verformungsverhaltens nanokristalliner Metalle und Legierungen unter besonderer Berücksichtigung der Probenzusammensetzung, experimentellen Verformungsbedingungen und Gefügestruktur. Dabei sollen zum einen molekulardynamische Simulationen (MD) im direkten Bezug zu den experimentellen Arbeiten (insbesondere Verformung bei tiefen Temperaturen) durchgeführt werden und zum anderen ein mechanistisches Models der Versetzungsentstehung an Korngrenzen entwickelt werden. Das Ziel dieser Untersuchungen ist es, ein grundlegendes Verständnis zu entwickeln, unter welchen Bedingungen Mechanismen wie Versetzungsnukleation und -absorption an Korngrenzen, Zwillingsbildung, Kornrotation und Korngrenzenabgleiten wirksam werden. Wesentliche Voraussetzung der Untersuchungen ist die Generierung realistischer Strukturmodelle, welche die Zusammensetzung und strukturellen Merkmale der Proben aus den verschiedenen experimentellen Herstellungsverfahren (Inertgaskondensation, HPT) nachbilden. Mit diesen Modellstrukturen, welche die wesentlichen Eigenschaften des Realgefüges abbilden, sollen dann Simulationen durchgeführt werden, die sich mit Verformungsexperimenten unter vergleichbaren Bedingungen (tiefen Temperaturen, hohen Dehnraten) vergleichen lassen. Untersuchungen an ausgewählten Probengeometrien sollen dazu dienen, konkurrierenden Deformationsmechanismen als Funktion der Orientierung und des Spannungszustandes systematisch und im Detail zu untersuchen. Dabei soll insbesondere die Versetzungsnukleation betrachtet und der Einfluss von Legierungseffekten untersucht werden. Durch Entwicklung und Einsatz von Modellpotentialen, welche mit Hilfe von DFT-Rechnungen für die experimentell untersuchten Materialien (Pd, Pd-Ni, Pd-Ag, Pd-Zr) angepasst werden, wird der Vergleich mit experimentellen Messgrößen möglich.