Zum elastisch-plastischen Verformungsverhalten metallischer Mikrokugeln bei Druckbelastung

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Die neu entwickelte Mikrodruckprüfung wird in der vorliegenden Arbeit als eine alternative mechanische Prüfmethode für zukünftige Werkstoffentwicklungsprozesse vorgestellt. Durch die Verwendung von sphärischen Mikroproben mit Kugeldurchmessern von ca. 1 mm wird eine ressourcenschonende und schnelle Werkstoffprüfung für metallische Legierungen ermöglicht. Aus der Belastungs- und Entlastungsphase der Kraft-Weg-Kurve des instrumentierten Druckversuchs werden mechanische Werkstoffkenngrößen, sogenannte Deskriptoren, ermittelt, die das elastisch-plastische Verformungsverhalten charakterisieren. Die neuen Deskriptoren der Mikrodruckprüfung werden umfangreich analysiert und auf ihre Robustheit sowie Aussagekraft untersucht. Die experimentellen und simulativen Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Mikrodruckprüfung reproduzierbare und robuste Deskriptoren hoher Güte liefert. Hierbei wird der geometrische Einfluss auf die Deskriptoren gezielt durch eine Normierung begrenzt. Mit der Mikrodruckprüfung wird eine sensitive Erfassung materialspezifischer Einflüsse auf das elastisch-plastische Verformungsverhalten ermöglicht, sodass Legierungsvariationen und unterschiedliche Wärmebehandlungen metallischer Werkstoffe identifiziert werden können. Die Übertragung der neuen Deskriptoren auf konventionelle Werkstoffkennwerte wird anhand von experimentellen Vergleichen auf Mikro- und Makroebene analysiert. Hieran zeigt sich ein vielfältiges Potenzial der Mikrodruckprüfung als Kurzzeitcharakterisierungsverfahren hinsichtlich einer schnellen Ermittlung mechanischer Eigenschaften basierend auf Untersuchungen an nachhaltig herstellbaren Mikroproben.