Kristallplastizität

Eine riesige Anzahl vor allem intermetallischer und keramischer Materialien besitzt eine von den einfachen kubischen und hexagonalen Strukturen reiner Metalle abweichende Kristallstruktur. Plastizität in solch komplexen Gittern ist jedoch trotz des verbreiteten Einsatzes der Materialien als Verstärkungs- oder Einzelphasen weitestgehend noch nicht verstanden.

In vielen Fällen ergibt sich aus der komplexen Struktur und meist großen Einheitszelle ein erhöhter Widerstand gegen Versetzungsbewegung und damit hohe Sprödigkeit. Dies ist jedoch nicht immer und insbesondere nicht auf allen kristallographischen Ebenen anisotroper Kristalle der Fall.

Ziel der Arbeiten in der Gruppe Kristallplastizität ist daher die Aufklärung des Zusammenhangs zwischen Plastizität und Kristallstruktur auch für komplexe Kristalle. Um alle Materialien auf die gleiche Weise prüfen und analysieren zu können, egal ob diese duktil oder extrem spröde sind, werden hierzu nanomechanische Methoden in Verbindung mit Raster-und Transmissionselektronenmikroskopie eingesetzt und gezielt weiterentwickelt, zum Beispiel zur Hochtemperaturnanoindentation und –mikrokompression im Vakuum. Die untersuchten Materialien reichen von binären Modellsystemenen mit stark variierender Krsitallstruktur bei gleichbleibender Elementkombination bis hin zu Hartschicht- oder Hochtemperaturmaterialein wie Boriden, Karbiden oder MAX-Phasen.

Methoden
  • Nanoindentation
  • Mikrokompression
  • Hochtemperaturnanomechanik im Vakuum (Eigenentwicklung)
  • Nanoimpact und –scratch
  • In-situ Nano- und Mikromechanik
  • Rasterelektronenmikroskopie
  • FIB-Probenpräparation und 3D-FIB/REM-Analyse
  • Transmissionselektronenmikroskopie
  • Theoretische Betrachtung mittels DFT – in Kollaboration
Publikationen
  • Korte-Kerzel, S., Microcompression of brittle and anisotropic crystals: recent advances and current challenges in studying plasticity in hard materials, in: MRS Communications (2017), 1-12.
  • Schneider, A. S. et al., Influence of test temperature on the size effect in molybdenum small-scale compression pillars, in: Philosophical Magazine Letters (2013), 1-8.
  • Walter, C. et al., Anomalous yielding in the complex metallic alloy Al13Co4, in: Acta Materialia 61/19 (2013), 7189-7196.
  • Korte, S., Clegg, W. J., Studying plasticity in hard and soft Nb-Co intermetallics, in: Engineering of Advanced Materials 14/11 (2012), 991-997.
  • Korte, S. et al., High temperature microcompression and nanoindentation in vacuum, in: Journal of Materials Research 27 (2012), 167-176.
  • Korte, S. et al., Deformation of silicon – insights from microcompression testing at 25 – 500 °C, in: International Journal of Plasticity 27/11 (2011), 1853-1866.
  • Korte, S., Clegg, W. J., Discussion of the dependence of the effect of size on the yield stress in hard materials studied by microcompression of MgO Philosophical Magazine 91/7-9 (2011), 1150-1162.
  • Mathur, H. N., Maier-Kiener, V., Korte-Kerzel, S., Deformation in the γ-Mg 17 Al 12 phase at 25–278° C, in: Acta Materialia 113 (2016), 221-229.
  • Korte, S., Clegg, W. J., Onset of plasticity in InxGa1−xAs multilayers, in: Acta Materialia 58/1 (2010), 59-66.
  • Korte, S., Clegg, W. J., Micropillar compression of ceramics at elevated temperatures, in: Scripta Materialia 60/9 (2009), 807-810.