Bildung von Mikrorissen an Korngrenzen - Einfluß der Orientierung auf lokale Oberflächenspannungen und auf die Ermüdungsrißbildung

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In einem Werkstoff sind aufgrund von Gefügeinhomogenitäten die lokalen Spannungen stark ortsabhängig. An Grenzflächen führen die elastischen Fehlpassungen und die lokalen Orientierungsunterschiede zu elastischen und plastischen Zusatzspannungen, die als zusätzliche treibende Kraft für die lokalen Schädigungsvorgänge (Poren- oder Rißwachstum) dienen können. An freien Oberflächen werden diese Spannungen sogar singulär, wobei die Stärke der Singularität von der Lage der Korngrenze und der Orientierung der angrenzenden Körner abhängt.In dem geplanten Forschungsvorhaben soll der Einfluß des Gefüges auf die Zusatzspannungen und damit auf die Rißbildung im Experiment und in der Simulation untersucht werden. In dünnen Proben wird die Lage und Orientierung der Korngrenzen im REM (Orientation Imageing Microscopy) bestimmt. Diese Daten dienen als Eingangsdaten für dreidimensionale FEM-Rechnungen der lokalen Spannungen. An den gleichen Proben wird die Ermüdungsrißbildung mit der Replikatechnik untersucht und mit den Vorhersagen der FEM-Rechnung verglichen. Ziel ist die Entwicklung eines Algorithmus, der aus der Orientierungsverteilung die Ortsabhängigkeit der Rißbildungswahrscheinlichkeit liefert. Die Experimente sollen an durchrekristallisierten Flachproben (FeCr und X12 CrMoWVNbN 10-1-1) durchgeführt werden, da sich an dünnen Blechen neben der Orientierung die Lage der Korngrenzflächen einfacher bestimmen lassen.