Stabilität der Mikrostruktur feinstkörniger unlegierter Stähle bei zyklischer Beanspruchung

Durch massive plastische Umformung (engl. Severe Plastic Deformation, SPD) unter quasi-hydrostatischen Spannungszuständen lassen sich in reinen Metallen feinstkörnige Strukturen mit Korndurchmessern im Submikrometerbereich erzeugen. Diese Zustände besitzen im Vergleich zu Zuständen mit konventionellen Korngrößen deutlich erhöhte statische Festigkeiten. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes sollen ultrafeinkörnige (engl. Ultra Fine Grained, UFG) ferritisch-perlitische Stähle hinsichtlich ihrer Ermüdungseigenschaften untersucht und optimiert werden. Bei der Erstellung des UFG-Gefüges soll das Verfahren High Pressure Torsion (HPT) zur Anwendung kommen. Dabei wird die Probe im Ausgangszustand zwischen zwei Stempel gelegt, welche unter hohem quasi-hydrostatischem Druck gegeneinander rotieren (Abbildung 1). Durch diese massive plastische Deformation entsteht eine homogene, feinstkörnige Mikrostruktur, wie in Abbildung 2 für einen Stahl mit einer resultierenden durchschnittlichen Korngröße von 10 nm gezeigt ist [2]. Die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens wird an einer Mikroprüfeinrichtung (Abbildung 4) mittels 4-Punkt-Biegeversuch vorwiegend im HCF-Bereich (engl. High Cycle Fatigue) durchgeführt. Ziel des Projekts ist es, eine auch bei zyklischer Beanspruchung stabile Mikrostruktur zu erhalten. Zur Charakterisierung der Mikrostruktur nach zyklischer Beanspruchung werden rasterelektronenmikroskopische sowie transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen dienen. Das Projekt erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Nanotechnologie (KIT, Karlsruhe).

Literatur:

[1] R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, I.V.Alexandrov, Progress in Material Science 45 (2000) 103.

[2] Yu. Ivanisenko, R. Wunderlich, R.Z. Valiev, H.-J. Fecht, Scripta Materialia 49 (2003) 947

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Eberhard Kerscher