Wie die Mikrostruktur von Refraktärmetallen deren mechanische Eigenschaften beeinflusst

Hochleistungswerkstoffe spielen eine dominante Rolle in der modernen Gesellschaft, ohne sie wären z. B. moderne Fertigungs- und Transporttechnologien unmöglich. Um das Potential dieser Materialien zielgerichtet zu verbessern und die eingesetzten Werkstoffe entsprechend ihrer Eigenschaften optimal auszunützen, ist ein skalenübergreifendes Verständnis des Zusammenspiels von mikrostrukturellen Elementen und mechanischen Eigenschaften essentiell. Dies kann durch die gezielte Analyse des Wechselspieles zwischen mikrostrukturellen Komponenten, wie Gefügebestandteilen, Grenzflächen, Kristallstrukturen, Ausscheidungen und anderen Materialdefekten sowie deren Einfluss auf die elementaren Verformungsprozesse in komplexen Legierungen erreicht werden. Neben der gezielten metallographischen Präparation der einzelnen Gefügebestandteile werden dazu insbesondere auch raten- und temperaturabhängige plastische Verformungsprozesse bestimmt. Dies erfolgt einerseits auf der lokalen Skala mittels mikromechanischer Untersuchungsmethoden, wie der Nanoindentation oder uniaxialen Mikrokompressionsexperimenten, und andererseits auf der globalen Skala mit Hilfe von Druck- und Zugversuchen. Diese mechanischen Kenndaten werden anschließend mit hochaufgelösten strukturellen und chemischen Analysen, basierend auf Elektronenmikroskopie und Atomsondentomographie, korreliert. Aufbauend auf diesen Untersuchungen können verlässliche, mechanistische Modelle der dominierenden Verformungsmechanismen von Hochleistungswerkstoffen, auch unter harschen Belastungsbedingungen, wie bei erhöhten Temperaturen oder in aggressiver Umgebung, erstellt werden. Dieses gezielte, korrelative Zusammenspiel von Metallographie, hochauflösender Mikrostrukturanalyse und mechanischen Verformungsexperimenten wird exemplarisch für die Refraktärmetalle Mo und Cr sowie für eine Mo-Hf-C Legierung demonstriert.

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V. Maier-Kiener, M. Siller, S. Jakob, K. Leitner, H. Clemens, A. Lorich, D. Lang, J. Schatte, M. Eidenberger-Schober, and W. Knabl (2018). Impact of the Microstructure of Refractory Metals on their Mechanical Properties – a Multi-Scale Study. Practical Metallography: Vol. 55, No. 9, pp. 603-619 © Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG ISSN 0032-678X

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