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Atomistische Modellierung extremer plastischer Verformung im Nanobereich

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Grain refinement during EAP as studied by atomistic simulations. a) Refined grain structure as identified by Orisodata; b) Defect structure in the sample. Only non-fcc atoms are shown; c) Dislocation structure at a low angle grain boundaries in the sample. Partial and full dislocations are colored green and blue, respectively. All other dislocations are stair-rod dislocations.

Korngrenzverfeinerung während der EAP, untersucht durch atomistische Simulationen. a) Verfeinerte Kornstruktur, identifiziert durch Orisodata; b) Defektstruktur in der Probe. Es werden nur Nicht-FCC-Atome gezeigt; c) Versetzungsstruktur an niedrigen Winkeln der Korngrenzen in der Probe. Teil- und Vollversetzungen sind grün bzw. blau eingefärbt. Alle anderen Versetzungen sind Stufenversetzungen.


Hintergrund: Prozesse der schweren plastischen Deformation (SPD) sind Formtechniken, bei denen große plastische Verformungen erzeugt werden, um ultrafeinkörnige und nanokristalline Mikrostrukturen zu erreichen. Die verfeinerte Mikrostruktur führt zu einer signifikanten Erhöhung der Festigkeit und in vielen Fällen ohne einen erheblichen Verlust an Duktilität. Trotz ihrer langen Existenz fehlt immer noch ein umfassendes Verständnis der Deformations- und Kornverfeinerungsmechanismen während der SPD.

Ziele: Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, Einblicke in grundlegende Versetzungsprozesse und Kornverfeinerungsmechanismen während der schweren plastischen Deformation zu gewinnen. Zu diesem Zweck verwenden wir groß angelegte atomistische Simulationen, um den Equal-Channel-Angular-Pressing-Prozess zu modellieren. Die Ergebnisse der Simulationen werden mit selbst entwickelten Algorithmen für maschinelles Lernen und Datenwissenschaft analysiert. Diese neuartige Kombination aus Simulationstechniken und auf maschinellem Lernen basierenden Analysemethoden ist der Schlüssel, um ein detailliertes mechanistisches Verständnis der komplexen Prozesse in der Mikrostruktur zu erlangen.