Werkstofftechnik

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Prof. Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier

Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Zur Detektion von Materialfehlern stehen die Ultraschallprüfung, die Induktions­thermo­graphie, Röntgendurchstrahlungsverfahren und die Wirbelstromprüfung zur Verfügung. Zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen werden u. a. auch Eigenentwicklungen eingesetzt, die gezielt an spezielle Prozesse angepasst sind. Mittels Wirbelstromprüfverfahren werden so z. B. nicht nur Defekte in Bauteilen detektiert, sondern es können zerstörungsfrei auch Materialeigenschaften wie die Härte oder die Gehalte an ferromagnetischen Phasen nach Wärmebehandlungen bestimmt werden. 

Röntgengrobstrukturprüfung an einem dickwandigen Gussbauteil
Röntgengrobstrukturprüfung an einem dickwandigen Gussbauteil
Umfassender Wirbelstromsensor zur Charakterisierung der Gefüge- und Randzoneneigenschaften bei einem verzahnten Bauteil
Umfassender Wirbelstromsensor zur Charakterisierung der Gefüge- und Randzoneneigenschaften bei einem verzahnten Bauteil

Mechanische Werkstoffprüfung

Die Bestimmung der mechanischen Werkstoffeigenschaften kann unter quasistatischer oder zyklischer Belastung bei Temperaturen bis zu 1150 °C erfolgen. Neben Versuchen an konventionellen Proben unter Zug-/Druck- oder Biegebeanspruchung können auch Rissausbreitungs­- und Verformungsexperimente an Sondergeometrien durchgeführt werden.

Servohydraulisches Prüfsystem mit induktiver Probenerwärmung
Servohydraulisches Prüfsystem mit induktiver Probenerwärmung
Additiv gefertigte Proben aus Ti-6Al-4V zur Beurteilung des Ermüdungsverhaltens spezieller Strukturen für Implantate
Additiv gefertigte Proben aus Ti-6Al-4V zur Beurteilung des Ermüdungsverhaltens spezieller Strukturen für Implantate

Mikrostrukturcharakterisierung

Neben der Lichtmikroskopie werden vor allem die Raster- und die Transmissions­elektronenmikroskopie genutzt, um die Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und Bauteileigenschaften aufklären zu können. Zur Zielpräparation wird überwiegend ein fokussierter Ionenstrahl (Englisch: Focused Ion Beam FIB) genutzt, um z. B. lokale Elementverteilungen hochaufgelöst mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie bestimmen zu können. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, Proben unter mechanischer und/oder thermischer Beanspruchung in situ im Röntgendiffraktometer zu untersuchen.

Gedünnte FIB-Lamelle für die Transmissionselektronenmikroskopie
Gedünnte FIB-Lamelle für die Transmissionselektronenmikroskopie
Röntgendiffraktometer mit 2D-Detektor und Möglichkeit zur mechanischen Beanspruchung von Proben
Röntgendiffraktometer mit 2D-Detektor und Möglichkeit zur mechanischen Beanspruchung von Proben

Korrosionsuntersuchungen

Zur Untersuchung des Einflusses von Umgebungsmedien können sowohl Auslagerungs­experimente in Klimakammern als auch Versuche unter elektrochemisch kontrollierten Bedingungen in wässrigen Elektrolyten durchgeführt werden. Zusätzlich können die Experimente auch mit überlagerter mechanischer Belastung (quasistatisch oder zyklisch)  realisiert werden, um das Materialverhalten unter realen Umgebungs­bedingungen einschätzen oder Schadenursachen aufklären zu können.

Bauteilversagen durch Rissbildung in Folge interkristalliner Korrosion
Bauteilversagen durch Rissbildung in Folge interkristalliner Korrosion
Korrosionsangriff an den Korngrenzen, der auf die Bildung ausscheidungsfreier Korngrenzensäume (TEM-Aufnahme) durch fehlerhafte Wärmebehandlung zurückgeführt werden konnte
Korrosionsangriff an den Korngrenzen, der auf die Bildung ausscheidungsfreier Korngrenzensäume (TEM-Aufnahme) durch fehlerhafte Wärmebehandlung zurückgeführt werden konnte