Eine Korngrenze ist makroskopisch gesehen die Grenzfläche zwischen zwei unterschiedlich orientierten Kristallen in einem einphasigen Material. Bei hohen Temperaturen sind Korngrenzen unter Wirkung einer treibenden Kraft auf die Grenzfläche beweglich. Die Beweglichkeit von Korngrenzen trägt entscheidend zu Prozessen wie der Rekristallisation und des Kornwachstums, sowie der Textur- und Mikrostrukturentwicklung während der Hochtemperaturbehandlung bei. Trotz der damit einhergehenden technischen Bedeutung ist das wissenschaftliche Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen aber noch sehr unvollständig.

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich schwerpunkmäßig mit den für die Korngrenzenbewegung verantwortlichen Mechanismen und ihrer Abhängigkeit von Korngrenzenstruktur, Chemie und Mikrostruktur des Werkstoffs. Zu diesem Zweck werden spezielle Bi- bzw. Trikristalle mit wohldefinierter Kornstruktur in eigens dafür entwickelten Kristallzuchtanlagen hergestellt. Aus der Reaktion der darin enthaltenen Korngrenzen auf unterschiedliche Triebkräfte lassen sich dann Rückschlüsse auf die während der Korngrenzenbewegung auf mikroskopischer Ebene ablaufenden Prozesse ziehen.

In den vergangenen Jahren wurde dazu ein weltweit einzigartiges Labor für die in Situ Untersuchung des Korngrenzenverhaltens aufgebaut. Für die Untersuchung der Korngrenzenbewegung unter verschiedenen treibenden Kräften bei hohen Temperaturen stehen darin mehrere speziell modifizierte Rasterelektronen- und Polarisationsmikroskope zur Verfügung.

Methoden

• Zucht von Bi- und Trikristallen mit genau definierter Kornorientierung aus Al, Cu, Zn, Mg
• Orientierungsbestimmung durch Röntgenbeugung (Laue-Verfahren)
• Laserheizbühne zur Untersuchung der Korngrenzenbewegung aufgrund kapillarer treibender Kraft
• REM Integriertes Druck/Zug-Modul für mechanisch induzierte Korngrenzenbewegung
• Polarisationsmikroskopsonde zur Untersuchung von Zn-Bikristallen in hohen magnetischen Feldern

Publikationen

• D. A. Molodov, U. Czubayko, G. Gottstein, L. S. Shvindlerman, On the Effect of Purity and Orientation on Grain Boundary Motion, in: Acta Materialia 46 (1998), 553-564.
• D. A. Molodov, G. Gottstein, F. Heringhaus, L. S. Shvindlerman, True Absolute Grain Boundary Mobility: Motion of Specific Planar Boundaries in Bi-Bicrystals under Magnetic Driving Force, in: Acta Materialia 46 (1998), 5627-5632.
• T. Gorkaya, D. A. Molodov, G. Gottstein, Mechanically Driven Migration of Symmetrical <100> Tilt Grain Boundaries in Al Bicrystals. Acta Materialia 57 (2009), 5396-5405.
• D. A. Molodov, N. Bozzolo, Observations on the effect of a magnetic field on the annealing texture and microstructure evolution in zirconium, in: Acta Materialia 58 (2010), 3568–3581.
• Y. Lü, D. A. Molodov, G. Gottstein, Recrystallization kinetics and microstructure evolution during annealing of a cold-rolled Fe-Mn-C alloy, in: Acta Materialia 59 (2011), 3229-3243.
• T. Gorkaya, K. D. Molodov, D. A. Molodov, G. Gottstein, Concurrent grain boundary motion and grain rotation under an applied stress, in: Acta Materialia 59 (2011), 5674-5680.
• C. Günster, D. A. Molodov, G. Gottstein, Migration of Grain Boundaries in Zn, in: Acta Materialia 61 (2013), 2363-2375.
• A. A. Saleh, Chr. Haase, E. V. Pereloma, D. A. Molodov, A. A. Gazder, On the evolution and modelling of Brass-type texture in cold rolled TWIP steel, in: Acta Materialia 70 (2014), 259-271.
• C. Haase, L. A. Barrales-Mora, F. Roters, D. A. Molodov, G. Gottstein, Applying the texture analysis for optimizing thermo-mechanical treatment of high manganese twinning-induced plasticity steel, in: Acta Materialia 80 (2014), 327-340.
• J.-E. Brandenburg, L. A. Barrales-Mora, D. A. Molodov, On migration and faceting of low angle grain boundaries: Experimental and computational study, in: Acta Materialia 77 (2014), 294-309.