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Ingenieurin des KIT zur Förderung im Wrangell-Habilitationsprogramm ausgewählt

Dr. Katrin Schulz vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist für das Margarete von Wrangell-Habilitationsprogramm ausgewählt worden. Über das Programm fördert das Land Baden-Württemberg herausragende Forscherinnen auf dem Weg zur Professur. Die Ingenieurin und Materialwissenschaftlerin Katrin Schulz arbeitet an der Modellierung plastischer Verformungen in metallischen Werkstoffen auf der Mikroskala. Verformungen größenabhängig vorherzusagen ist wichtig, um beispielsweise metallische Mikrostrukturen für spezielle Anwendungen maßzuschneidern.

Dr. Katrin Schulz leitet am KIT die Gruppe „Kontinuumsformulierung versetzungsbasierter Kristallplastizität”

Bei der Entwicklung neuer Werkstoffe und der Auslegung von Bauteilen ist es wesentlich zu wissen, wie und unter welchen Bedingungen sich eine Struktur verformt. Dr. Katrin Schulz befasst sich am Institut für Angewandte Materialien – Computational Materials Science (IAM-CMS) des KIT mit computergestützten Modellen, die Verformungen zuverlässig vorhersagen. Dabei geht es vor allem um plastische, das heißt dauerhafte Verformungen. Katrin Schulz leitet die Gruppe „Kontinuumsformulierung versetzungsbasierter Kristallplastizität”, die an der Modellierung plastischer Vorgänge in metallischen Werkstoffen auf der Mikroskala arbeitet.

Im Mikrometerbereich besitzen viele Materialien überraschende Eigenschaften, die sich in speziellen Anwendungen als nützlich erweisen können, beispielsweise hohe Festigkeit und Dauerhaftigkeit. Inzwischen können Materialwissenschaftler klar definierte metallische Mikrostrukturen für bestimmte Anwendungen maßschneidern. Das Deformationsverhalten größenabhängig abzubilden, ist dafür unerlässlich.

Metalle sind aus regelmäßig angeordneten Atomen aufgebaut, die ein Kristallgitter bilden. Plastisch verformbar werden sie durch bestimmte Kristallbaufehler, sogenannte Versetzungen. Diese lassen sich durch das Material bewegen, bis eine bestimmte Form erreicht ist. Entscheidend für die Bewegung einer Versetzung ist der lokale Spannungszustand, der von der äußeren Belastung sowie den Spannungsfeldern anderer Versetzungen abhängt. Auch Korngrenzen oder Einschlüsse können Verformungen behindern.

Gemeinsam mit der DFG-Forschergruppe „Dislocation Based Plasticity“ unter Leitung von Professor Peter Gumbsch, Inhaber des Lehrstuhls Werkstoffmechanik am IAM-CMS des KIT, beschäftigt sich die Gruppe von Dr. Katrin Schulz mit Wechselwirkungen zwischen Versetzungen, Korngrenzen und anderen Erscheinungen. Bei der Simulation von Mikrostrukturen setzt sie die von der DFG-Forschergruppe entwickelte Theorie „Continuum Dislocation Dynamics“ (CDD) ein, die Metalle als Kontinuum betrachtet, zugleich aber Informationen über Versetzungen einbezieht und damit eine größenabhängige Vorhersage von Deformationen erlaubt.

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Redaktion: Dipl.-Ing. Fahima Fischer
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