Stabilität und Optimierung der mechanischen Eigenschaften ultrafeinkörniger Werkstoffe

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Seit einiger Zeit können ultrafeinkörnige metallische Werkstoffe mit Korngrößen zwischen nm und 1 µm über hohe Umformgrade mittels unterschiedlicher Severe Plastic Deformation (SPD) Methoden auch in größeren Probendimensionen zuverlässig hergestellt werden. Diese Werkstoffe versprechen neben einer deutlichen Steigerung der Festigkeit gleichzeitig hohe Duktilität und Ermüdungslebensdauer. Neben dem weit verbreiteten Equal Channel Angular Pressing (ECAP) soll hier auch das Accumulative Roll Bonding (ARB) zur Herstellung von Blechproben eingesetzt werden. Bei der Optimierung der mechanischen Eigenschaften der UFG-Werkstoffe hat es sich gezeigt, dass Wärmebehandlungen eine außerordentliche Bedeutung beizumessen ist. Insbesondere bimodale Mikrostrukturen mit stark unterschiedlichen Korngrößen, die mittels einer post-ECAP Wärmebehandlung erzeugt werden können, versprechen deutliche Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften. Daher soll die thermische Stabilität der UFG-Gefüge bei unterschiedlichen Reinheitsgraden der Materialien unter Betrachtung der Erholungs- bzw. Rekristallisationsprozesse näher untersucht werden. Die Mechanismen der Verbesserung der Duktilität und Festigkeit, insbesondere auch unter zyklischer Belastung, und die lokalen mechanischen Eigenschaften sowohl unterschiedlicher Gefügestrukturen als auch in Scherbändern sollen in diesem Projekt mit Nanoindentierungsmessungen untersucht werden und für die gezielte Optimierung der Werkstoffe nutzbar gemacht werden. Einsinnige Zug- und Druckversuche sollen eingesetzt werden, um Vergleiche zwischen ECAP und ARB-Materialien bezüglich Duktilität und Festigkeit zu ermöglichen. Mit zyklischen Versuchen soll der Einfluss der Reinheit in unterschiedlichen Al-Legierungen auf das Schädigungsverhalten und die Ausbildung von Scherbändern detailliert untersucht werden. Diese Untersuchungen an UFG-Modelllegierungen sollen dann genutzt werden, um zur Entwicklung neuer hochfester, ultrafeinkörniger, duktiler Stähle und anderer Werkstoffe beitragen zu können.