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Entwicklung der Korn- und Subkornstruktur polykristalliner Materialien infolge großer Deformationen
Projektbearbeiter:
Doz. Dr. Dana Zöllner
Finanzierung:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) ;
In dem Vorhaben soll zunächst der Einfluss der Deformation auf die morphologischen Merkmale der polykristallinen Mikrostruktur in technologisch relevanten Legierungen experimentell und theoretisch untersucht werden. Hierzu gehören die Korngrößenverteilungs- und Korngrößenkorrelationsfunktionen einschließlich der Orientierungsverteilung in polykristallinen Materialien sowie die Form und Struktur der Korn- und Subkorngrenzen, die insbesondere durch eine geometrisch komplexe Grenzflächenstruktur charakterisiert sind. Für derartige komplexe Mikrostrukturen, wie sie für viele Werkstoffe nach hohen Deformationen typisch sind, soll eine quantitative Strukturcharakterisierung auf der Grundlage von modernen Konzepten der statistischen Analyse und stochastischen Geometrie erfolgen. Der Schwerpunkt der Untersuchungen besteht dabei in einer engen Verbindung von numerischer Simulation der Kornstruktur und der Vergleich mit experimentellen Untersuchungen an Realstrukturen ausgewählter Materialien. Dabei sollen physikalisch relevante Methoden der quantitativen Charakterisierung komplexer Grenzflächensysteme entwickelt und deren Anwendbarkeit sowie statistische Aussagekraft überprüft werden. Besondere Beachtung findet dabei die Deduktion dreidimensionaler Daten aus zweidimensionalen Schliffen insbesondere für Strukturen mit nichtsphärischer Geometrie, so u. a. durch Rekonstruktion des räumlichen Korngefüges mittels Serienschnitten an ausgewählten Proben.Nur wenige Untersuchungen gibt es zum Rekristallisations- und Vergröberungsverhalten derartiger geometrisch komplexer Mikrostrukturen nach hohen Deformationen. Deshalb soll in dem Vorhaben die mikrostrukturelle Entwicklung bei thermischer Erholung bzw. Vergröberung des Gefüges Untersucht werden. Der Rekristallisations- bzw. Vergröberungsprozess von Versetzungs- und Kornstrukturen stellt ein wechselwirkendes ?Vielteilchenproblem? dar, bei dem die zeitliche Entwicklung einer individuellen zellulären Struktureinheit, z. B. eines Korns (Mikroebene), auf selbstkonsistente Weise mit dem Verhalten des gesamten Zellen- bzw. Kornensembels (Makroebene) verknüpft ist. Die theoretische Modellierung dieses Zusammenhangs soll sowohl auf der Basis statistischer Betrachtungsweisen als auch auf der Grundlage von numerischen Simulationsmethoden durchgeführt werden. Der statistische Zugang erfolgt über die Einführung von zeitabhängigen Verteilungs- und Korrelationsfunktionen, welche die Bewegung der Körner bzw. Versetzungszellen in einem Korngrößen-Zeit-Raum vermittels effektiver, selbstkonsistent zu bestimmender Wachstumsgesetzte beschreiben. Parallel dazu soll die zeitliche Veränderung des Korn- bzw. Versetzungsensembles unter Anwendung numerischer Simulationsmethoden wie der Monte-Carlo-Methode und der Phasenfeldmethode modelliert werden.

Anmerkungen

Das Projekt wird im Rahmen des DFG-Graduiertenkollegs Nr. 828 "Mikro-Makro-Wechselwirkungen in strukturierten Medien und Partikelsystemen" bearbeitet.

Schlagworte

Deformation, Kornwachstum, Monte-Carlo-Simulation, Rekristallisation
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