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Ein tiefgreifendes Verständnis des zyklischen Plastizitätsverhaltens metallischer Werkstoffe ist sowohl für die Optimierung der Materialeigenschaften als auch für die industrielle Auslegung und Fertigung von Bauteilen von hoher Relevanz. Insbesondere moderne Legierungen wie Duplex-Stähle zeigen unter Lastumkehr aufgrund des komplexen mehrphasigen Gefüges sowie der Neigung zu verschiedenen Ausscheidungsreaktionen einen ausgeprägten Bauschinger-Effekt, welcher bei technischen Umformvorgängen berücksichtigt werden muss. Der Bauschinger-Effekt begründet sich maßgeblich in der Entstehung von Rückspannungen, welche aus dem unterschiedlichen Plastizitätsverhalten der austenitischen und ferritischen Phase resultieren. Instrumentierte Mikroindenter-Versuche in ausgewählten Ferrit- und Austenitkörnern haben gezeigt, dass austenitische Gefügebestandteile durch einen deutlich früheren Fließbeginn sowie eine stärkere Rückplastifizierung während der Entlastung charakterisiert sind. Zudem wurde nachgewiesen, dass Ausscheidungen im Rahmen einer 475°C-Versprödung diesen Phasenunterschied verstärken und somit in einem höheren Bauschinger-Effekt resultieren.
Cyclic micro-bending tests on fcc single crystal Ni-base Alloy 718 cantilevers with different crystal orientations were performed to analyze the influence of activated slip systems on dislocation plasticity, latent hardening and the Bauschinger effect. The investigations indicate that plasticity in single crystal micro-cantilevers is significantly influenced by two phenomena - dislocation interaction and dislocation pile-up at the neutral plane. Both phenomena occur at the same time. Their ratio seems to be determined by the activated slip systems. Slip trace analysis indicates that the activation of only one slip system leads to a strong localization of plasticity to a limited number of parallel slip bands. This results in low dislocation interaction and consequently pronounced pile-ups at the neutral plane. In multi slip orientation, the second slip system leads to activation of significantly more dislocation sources, causing a much earlier and more homogeneous elastic-plastic transition zone. In stress-strain hysteresis loops during bending, pronounced dislocation interaction in multi slip orientation leads to a more pronounced latent hardening. The results suggest that on a microstructural length scale, plasticity behavior is strongly affected by activated slip systems, which determine local dislocation phenomena. Based on the results presented in this paper, a finite element analysis of latent hardening and the Bauschinger effect using a single crystal plasticity model with latent kinematic hardening is presented in Part II.