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Februar 2012
Markus T. Welsch
Bildung von Mikrorissen an Korngrenzen
Einfluss der Orientierung auf lokale Oberflächenspannungen und auf die Ermüdungsrissbildung
Bei der Schädigung bedingen die lokalen Orientierungsunterschiede an Grenzflächen und das anisotrop-elastische Materialverhalten durch elastische Fehlpassungen Zusatzspannungen. Diese können als zusätzliche treibende Kraft für die lokalen Schädigungsvorgänge wirken. Die Stärke der Zusatzspannungen hängt stark von der Lage der Korngrenze in Bezug zur Belastungsrichtung und dem Orientierungsunterschied der angrenzenden Körner ab.
Der Einfluss von Inhomogenitäten auf die lokalen Spannungen im Bereich der Grenzflächen bei Biegung und Ermüdung wurde mittels Experimenten und Simulationen an Proben aus Fe-3%Si und Ni untersucht. Die Lage der Korngrenzen wurde durch Lichtmikroskopie (LM) und die lokale kristallographische Orientierung durch Electron Backscatter Diffraction (EBSD) gemessen. Die Nutzung dieser Daten für dreidimensionale Finite-Elemente-Methode-(FEM)-Rechnungen der lokalen Spannungen realitätsnaher Proben ergibt als Ergebnis die Orte mit den höchsten Inkompatibilitätsspannungen an Korngrenzen an. Mittels Electron Channelling Contrast Imaging (ECCI) konnten an diesen Orten Besonderheiten in den Versetzungsstrukturen festgestellt werden, und der Schädigungsverlauf bis zum Risswachstum nachvollzogen werden.
Als weitere lokale Charakterisierungsmethoden wurden die Nanoindentierung (NI) und erstmals die magnetische Rasterkraftmikroskopie (MFM) eingesetzt. Dies hat zum Ziel einen Beitrag zum Verständnis der Rissentstehung und der Rissausbreitung zu leisten.
Der Einfluss von Inhomogenitäten auf die lokalen Spannungen im Bereich der Grenzflächen bei Biegung und Ermüdung wurde mittels Experimenten und Simulationen an Proben aus Fe-3%Si und Ni untersucht. Die Lage der Korngrenzen wurde durch Lichtmikroskopie (LM) und die lokale kristallographische Orientierung durch Electron Backscatter Diffraction (EBSD) gemessen. Die Nutzung dieser Daten für dreidimensionale Finite-Elemente-Methode-(FEM)-Rechnungen der lokalen Spannungen realitätsnaher Proben ergibt als Ergebnis die Orte mit den höchsten Inkompatibilitätsspannungen an Korngrenzen an. Mittels Electron Channelling Contrast Imaging (ECCI) konnten an diesen Orten Besonderheiten in den Versetzungsstrukturen festgestellt werden, und der Schädigungsverlauf bis zum Risswachstum nachvollzogen werden.
Als weitere lokale Charakterisierungsmethoden wurden die Nanoindentierung (NI) und erstmals die magnetische Rasterkraftmikroskopie (MFM) eingesetzt. Dies hat zum Ziel einen Beitrag zum Verständnis der Rissentstehung und der Rissausbreitung zu leisten.
Schlagwörter: Ermüdung; Rissbildung; Rasterlektronenmikroskopie
Saarbrücker Reihe Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Herausgegeben von Die Professoren der Fachrichtung Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Saarbrücken
Band 30
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