Zur numerischen Simulation von Morphologieänderungen in mikroheterogenen Materialien

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Modellierung von Materialien mit mobilen Defekten auf der Mikroskale. Diese Heterogenitäten beeinflussen maßgeblich das makroskopische Materialverhalten des Werkstoffes. Beispiele hierfür sind Gestaltänderungen von Ausscheidungen und Versetzungsbewegungen in metallischen Legierungen auf Nickelbasis. Solche Werkstoffe finden vor allem im Hochtemperaturbereich Anwendung. Mit dem Konzept der verallgemeinerten Kräfte wird auf Basis der Elastizitätstheorie ein Verfahren vorgestellt, welches die Bewegung von Defekten einheitlich beschreibt. Diffusive Prozesse, wie die Bewegung von Fremdatomen und Leerstellen sowie die Gestaltänderung von Einschlüssen, können ebenso analysiert werden wie die Bewegung einzelner Versetzungen. Die Defektkinetik wird hierbei sowohl deterministisch durch ein Konstitutivgesetz als auch stochastisch als Zufallsprozess beschrieben. Als numerische Verfahren kommen die Methode der finiten Elemente und die Monte Carlo Simulation zum Einsatz.