Projektbeschreibung
Geringfügige Verformungen als große Probleme für Konstruktionsteile
Große Konstruktionsbauteile für Anwendungen in Flugzeugtriebwerken oder Kraftwerken halten tagtäglich gewaltigen Belastungen und extremen Temperaturen stand. Diese Tatsache geht offensichtlich mit Risiken einher, da mikroskopisch kleine Verformungen unter der Oberfläche auf lange Sicht zum Versagen dieser Bauteile und somit zu schwerwiegenden Folgen führen können. Die Oxidation kann die Bildung von Verformungen unter der Oberfläche beschleunigen, was wiederum eine verstärkte Reaktivität an der Oberfläche nach sich ziehen kann. Das EU-finanzierte Projekt HT-S4DefOx entwickelt experimentelle Verfahren und Simulationen, um die thermalen, mechanischen und chemischen Interaktionen besser charakterisieren zu können, die die Bildungen von Verformungen unterhalb der Oberfläche regeln. Ein umfassenderes Verständnis des Materialverhaltens sollte zu verbesserten Designs und Überwachungstechnologien sowie der Möglichkeit führen, früher eingreifen zu können, um die Lebensdauer kritischer Konstruktionsteile verlängern zu können.
Ziel
Structural materials exposed at high temperatures (650°C-1200°C) and severe loads are prone to both local oxidation-assisted deformation and deformation-assisted surface reactivity. Material evolutions within the sub-surface region affected by oxidation (0.1 to 100 µm deep gradient) generally drive premature damage and the unexpected ruin of bulky structural components. Therefore, assessing the evolutions of the local deformation at the sub-grain scale at high temperature using micro- and mesomechanical approaches is the key point to clarify thermo-mechano-chemical interactions favouring early damage. HT-S4DefOx aims to tackle such small-scale and pluridisciplinary investigations on Ni-based and Ti-based model materials. Advanced high temperature micromechanical techniques (high resolution-digital image correlation (HR-DIC), in-situ TEM mechanical testing, in-situ micropillar/nanoindentation testing, synchrotron nano-tomography and topotomography) will be purposely coupled with numerical simulations (phase field-coupled crystal plasticity finite element methods). My unique expertise in mesoscale ultrathin specimen preparation and testing allows the present experimental investigation of the coupling between surface reactivity and local deformations. The development of novel mesoscale flexural techniques with real-time 3D observation of the specimen deformation up to 1000°C will finally bridge the gap between micro- and macroscale mechanical characterisations, with an emphasis on graded properties materials. Investigating sub-surface behaviour during oxidation lies in the inability to achieve robust measurement at such hidden location. In addition, the surface texture evolution while oxide growth constitutes another significant obstacle. Therefore, smart surface monitoring for high temperature HR-DIC at the microscale and inverse numerical methods will give unique and quantitative information on the local mechanical behaviour of such “invisible” materials.
Wissenschaftliches Gebiet
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
75794 Paris
Frankreich