Ermittlung von Mikroeigenspannungen herrührend von kohärenten nanoskaligen Ausscheidungen

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Nanoskalige, kohärente Ausscheidungen spielen bei der Werkstoffverfestigung eine dominante Rolle. Die Werkstoffverfestigung beruht auf den Mechanismen der Ausscheidungshärtung, welche auf der Behinderung der Versetzungen durch fein verteilte kohärente Ausscheidungen sekundärer Phasen basiert. Es wurde nachgewiesen, dass im Falle des Fe-Cu-Systems die kohärenten Cu-Ausscheidungen (kleiner als 4 nm Durchmesser) von Versetzungen geschnitten werden, da es aufgrund der niedrigeren elastischen Eigenschaften für einen Teil einer Versetzungslinie energetisch günstiger ist, sich innerhalb der Ausscheidung zu befinden als außerhalb. Diese kohärenten Ausscheidungen sind von Mikroeigenspannungen umgeben, die unter anderem ein Maß für die Existenz solcher Ausscheidungen sind. Zurzeit gibt es für das System Fe-Cu weltweit keine Messmethode zur Ermittlung von Mikroeigenspannungen. Die im hier beantragten Forschungsvorhaben geplanten grundlegenden Untersuchungen haben das Ziel, einen mikromagnetischen Verfahrensansatz zur quantitativen, zerstörungsfreien, kostengünstigen und schnellen Ermittlung von Mikroeigenspannungen II. und III. Art herrührend von nanoskaligen Cu-Ausscheidungen im System Fe-Cu zu entwickeln. Mikromagnetische Prüfverfahren und atomistischer Simulationsrechnungen haben das Potenzial zur quantitativen Ermittlung solcher Mikroeigenspannungen. Der mikromagnetische Verfahrensansatz soll mittels atomistischer Simulationsrechnungen abgesichert und validiert werden. Auf der Basis dieses abgesicherten Verfahrensansatzes lässt sich ein Zusammenhang zwischen dem Mikroeigenspannungszustand, dem Ausscheidungszustand und den damit verbundenen mechanischen Werkstoffeigenschaften (wie z.B. Härte) herstellen.