Einflussfaktoren auf die Rissinitiierung, die Rissausbreitung und die Wechselfestigkeit von mikrostrukturierten Proben aus Reintitan

Kurzfassung
Moderne Mikrostrukturierungsverfahren können dazu genutzt werden, die Eigenschaften von Bauteiloberflächen zu verändern und für bestimmte Anwendungsfälle gezielt zu optimieren. Gleichzeitig ist die Beschaffenheit einer Oberfläche von entscheidender Bedeutung für die Initiierung von Ermüdungsrissen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden miniaturisierte Proben aus alpha-Titan mit drei verschiedenen Korngrößen, deren Oberflächen mithilfe von vier Mikrostrukturierungsverfahren modifiziert wurden, untersucht und die Einflussfaktoren auf die Schädigungsentwicklung unter zyklischer Beanspruchung eruiert.
Dafür wurden Methoden zur Charakterisierung der Oberflächenmorphologie (Topographie, Korngröße und kristallographische Orientierung) der Proben entwickelt. Die daraus abgeleiteten Informationen wurden für die Detektion kritischer Bereiche genutzt, in denen die Ermüdungsrissinitiierung vorzugsweise auftritt.
Die Untersuchungen zeigen, dass sich der Rissinitiierungsort anhand der entwickelten Methoden basierend auf Topographiedaten für Probenzustände bestimmen lässt, bei denen die Topographie den Rissinitiierungsort determiniert und bei denen folglich auch die Wechselfestigkeit aufgrund der Oberflächenstrukturierung reduziert ist. Für Probenzustände, bei denen die Rissinitiierung nicht an topographischen Merkmalen erfolgt, wird der Rissinitiierungsort durch lokale mikrostrukturelle Charakteristika bestimmt und konnte im Rahmen der vorliegenden Arbeit mit der Korngröße und der kristallographischen Orientierung korreliert werden.