Spannungsrisskorrosion und Korrosionsermüdung an massiven metallischen Gläsern auf Zr-Basis

Massive metallische Gläser (engl.: bulk metallic glasses) zeigen in bisherigen Untersuchungen interessante mechanische Eigenschaften unter Druckbeanspruchung. Dabei sind insbesondere ihre hohen Festigkeitswerte verbunden mit hohen rein elastischen Dehnungen zu nennen. Aufgrund ihres sehr spröden Materialverhaltens, fehlender plastischer Verformungsanteile und der sehr hohen Produktionskosten konnten sich die massiven metallischen Gläser jedoch bisher nicht als breit eingesetzte Werkstoffe in der Industrie etablieren. Gerade der Einsatz unter Zugbelastung gestaltet sich für diesen Werkstoff sehr schwierig, da metallische Gläser ohne plastische Verformung versagen. Aus diesem Grund wurde von der DFG das Schwerpunktprogramm 1594 gestartet, welches sich mit der Entwicklung von Ultrastrong Glasses befasst. Im Rahmen dieses Projektes soll das Versagensverhalten von BMG untersucht und die mechanischen Eigenschaften optimiert werden. Dazu werden quasistatische und zyklische Dreipunkt-Biegeversuche an quaderförmigen Proben durchgeführt, die von unserem Projektpartner, dem Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden, zur Verfügung gestellt werden. Auf diese Proben werden im weiteren Forschungsverlauf unterschiedliche Oberflächendefekte, wie z.B. Mikrokerben, eingebracht, bei der  Scherbändern induziert werden, welche bei weiterer Verformung plastische Verformungsanteile zur Folge haben. Mit Hilfe verschiedener Messmethoden wird der Rissfortschritt und das Ermüdungsverhalten detektiert und anhand der gewonnenen Daten Rissausbreitungskurven erstellt. Zusätzlich werden Versuche in einem korrosiven Medium durchgeführt. Durch die Einlagerung von Wasserstoff in den Oberflächenbereichen der Proben sollen eine vermehrte Scherbandbildung und -ausbreitung erreicht werden, die ebenfalls eine Ausbildung plastischer Verformungszonen zur Folge hat. Am Ende des Projektes soll ein Modell zur Beschreibung der Rissinitiierung und des Risswachstums für massive metallische Gläser erstellt werden, um daraus Strategien zur Herstellung von „Ultrastrong Glasses“ abzuleiten.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Daniel Grell