Formelzeichen, Symbole und Abkürzungen ......................... IX
Abbildungsverzeichnis ........................................ XIII
Tabellenverzeichnis ......................................... XVIII
1 Einleitung und Zielstellung .................................. 1
2 Grundlagen der Verformungs- und Verfestigungsmechanismen ..... 3
2.1 Metastabile austenitische Edelstahle mit TRIP/TWIP-
Effekt .................................................. 3
2.1.1 Legierungskonzepte austenitischer Edelstahle ..... 3
2.1.2 Mechanismen der plastischen Verformung in
austenitischen Stählen ........................... 5
2.1.3 Thermodynamische Triebkräfte ..................... 9
2.2 Grundlegende Aspekte zu Zirkoniumdioxid ................ 11
2.2.1 Eigenschaften ................................... 11
2.2.2 Teilstabilisiertes Zirkoniumdioxid .............. 12
2.2.3 Zähigkeitssteigernde Mechanismen in PSZ-
Кeramiken ....................................... 13
2.3 Partikelverstärkte Metallmatrix-
Verbundwerkstoffe ...................................... 15
2.3.1 Allgemeines ..................................... 15
2.3.2 Verfestigungsmechanismen und
Verformungsverhalten ............................ 15
2.3.3 TRIP-Matrix-Composite ........................... 16
3 Kenntnisstand zur Materialermüdung .......................... 21
3.1 Materialermüdung ....................................... 21
3.1.1 Verformungs- und Schädigungsprozesse ............ 21
3.1.2 Lebensdauerorientierte Untersuchungen ........... 24
3.2 Ermüdungsverhalten metastabiler austenitischer
Stähle ................................................. 31
3.2.1 Wechselverformungsverhalten ..................... 31
3.2.2 Mikrostrukturentwicklung, Rissinitiierung und
Mikrorisswachstum ............................... 37
3.2.3 Beschreibung der α'-Martensitbildungskinetik
unter zyklischer Beanspruchung ................. 39
3.3 Ermüdungsverhalten von Metallmatrix-
Verbundwerkstoffen ..................................... 43
4 Werkstoffe und experimentelle Methoden ...................... 47
4.1 Versuchswerkstoffe ..................................... 47
4.2 Wechselverformungsversuche ............................. 54
4.2.1 Prüfstand und Prüfbedingungen ................... 54
4.2.2 Bestimmung der Dehnungs-Wöhlerlinie und
der zyklischen Spannungs-Dehnungs-Kurve unter
Berücksichtigung der Kompatibilität ............. 57
4.2.3 Schädigungsentwicklung mittels
Nachgiebigkeitsmessungen ........................ 58
4.3 Untersuchungsmethoden .................................. 59
4.3.1 Ferritsonde ..................................... 59
4.3.2 Magnetische Waage ............................... 61
4.3.3 Mikrostrukturuntersuchungen mittels
Rasterelektronenmikroskopie ..................... 62
4.3.4 In situ-Untersuchungen am Großkammer-
Rasterelektronenmikroskop ....................... 64
4.3.5 Röntgenographische Analysen ..................... 65
4.3.6 Mikrohärtemessungen ............................ 65
5 Ergebnisse und Diskussion ................................... 67
5.1 Neu- und Spannungs-Dehnungs-Hysteresekurven ............ 67
5.2 Wechselverformungsverhalten ............................ 71
5.3 Wechselverformungsinduzierte Zwillingsbildung und
Martensitbildung des Stahles 16Cr-6Mn-9Ni .............. 76
5.4 Martensitische Phasenumwandlung unter zyklischer
Beanspruchung .......................................... 81
5.4.1 α'-Martensitevolutionen ......................... 81
5.4.2 Einfluss der α'-Martensitbildung auf das
zyklische Verfestigungsver-halten ............... 87
5.4.3 Modellierung der α'-Martensitbildungskinetik .... 92
5.4.4 α'-Martensitbildung innerhalb eines Zug-Druck-
Zyklus .......................................... 94
5.4.5 Bewertung der Verfahren zur Bestimmung des
α'-Martensitanteils ............................. 96
5.5 Spannungsunterstützte martensitische
Phasenumwandlung in der Mg-PSZ-Keramik ................. 99
5.6 Einfluss von Versuchsfrequenz und Prüftemperatur ...... 101
5.7 Schädigungsentwicklung auf der Grundlage von
Nachgiebigkeitsmessungen .............................. 106
5.7.1 Spannungsabhängigkeit des Elastizitätsmodules .. 106
5.7.2 Evolution der Probensteifigkeit ................ 108
5.7.3 Schädigungsparameter ........................... 109
5.8 Lebensdauerabschätzung und zyklisches
Festigkeitsverhalten .................................. 113
5.9 Mehrstufige Belastung ................................. 120
5.10 Rissinitiierung und Mikrorisswachstum ................. 124
6 Zusammenfassung und Ausblick ............................... 129
Literaturverzeichnis .......................................... 135
A Semiempirische Formeln zur Abschätzung der
Austenitstabilität und Stapelfehlerenergie ................. 159
В Versuchsplan - Zusammenfassung der durchgeführten
Experimente ................................................ 161
С Berechnungen auf Basis des α'-Martensitanteils ............. 163
D Parameter zur Lebensdauerabschätzung mittels der
Schädigungsparameter Dt und Dc ............................. 165
Bildnachweis ............................................... 167
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