Technologie Hero Istock-1321708386 Nicolas Jooris-ancion

Methoden

Schematisches Bild der HEMS-Beamline

Die folgenden Instrumente stehen zur Verfügung:

• HEMS – High-Energy Materials Science Beamline (P07):

zur Untersuchung von Eigenspannungen, Texturen, Phasen und Nanostrukturen

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Kontakt: Dr. Norbert Schell

• High-Energy Materials Science Beamline mit weißem Strahl (P61A):

zur ortsaufgelösten Untersuchung z.B. von oberflächennahen Eigenspannungen und Phasen

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Kontakt: Dr. Guilherme Abreu Faria

• RÖDI – Labor-Röntgendiffraktometer:

zur Untersuchung von Eigenspannungen, Texturen und Phasen an der Oberfläche

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Kontakt: Dr. Dieter Lott

Die wichtigsten Methoden:

• Diffraktion – Phasenanalyse

Zur quantitativen Bestimmung der Phasenzusammensetzung eines Materials.

Gestapelte Diffraktogramme

Das Beispiel trägt zur Entwicklung von Laserschweißen als Fügemethode für TiAl-Legierungen bei. Das Bild zeigt gestapelte Diffraktogramme, die während eines in-situ Laser-Schweiß-Experiments gemessen wurden. Schmelzen (stage 2), Erstarrung (stage 4) und Phasenübergänge (stage 5) in einer TiAl-Legierung konnten mit einer Zeitauflösung von 100 ms beobachtet werden.

J. Liu et al., Metall. Mater. Trans. A (2016) DOI: 10.1007/s11661-016-3726-x

• Diffraktion – Eigenspannungsanalyse

Zur Bestimmung von Eigenspannungen im Innern von Werkstoffen und Bauteilen.

Verteilung von Eigenspannungen in einer CT-Probe mit einer Laser Shock Peening-Behandlung

Das Beispiel ist aus dem Bereich Laser Shock Peening (LSP) von Al-Legierungen. LSP ist eine Oberflächen-Behandlungsmethode, die Ermüdungseigenschaften verbessern kann. Das Bild zeigt die Verteilung von Eigenspannungen in einer CT-Probe mit einer LSP-Behandlung in dem durch die gestrichelten Linien markierten Bereich.

N. Kashaev et al., Intern. J. Fatigue 98 (2017) 223–233.

• Diffraktion – Texturanalyse

Zur Bestimmung der kristallographischen Textur der in einem Werkstoffen vorhandenen Phasen.

Lasergeschweißte Bleche

Die kristallographische Textur eines Materials kann einen großen Einfluß auf die Anisotropie der mechanischen Eigenschaften haben. Sie hat ebenso einen Einfluß auf die Eigenspannungsverteilung, die wiederum die Ermüdungseigenschaften einer Schweißnaht beeinflussen. Dieser Einfluß wurde in Laser-geschweißten Blechen einer Ti-Legierung untersucht. Das Bild zeigt wie Proben mit verschiedener Orientierung bezüglich der Schweißnaht genommen wurde.

E. Maawad et al., Materials & Design 101 (2016) 137–145.

• Diffraktion – Energie-dispersiv

Zur Bestimmung von Phasen, Eigenspannungen und Texturen mit Orts- und Zeitauflösung in einem festen Meßvolumen (seit 2021).

• Röntgen-Kleinwinkelstreuung (SAXS)

Zur Analyse von Nanostrukturen wie z.B. Ausscheidungen.

SAXS-Signal bei 1300 °C ohne und bei 1100°C mit härtenden Ausscheidungen

Additive Fertigung von Ni-Basis-Superlegierungen eröffnet neue Möglichkeiten, bringt aber auch Prozessprobleme mit sich, die ein tiefes Verständnis der Bildung und Auflösung von g‘-Ausscheidungen erfordert. Mittels SAXS lassen sich Größenverteilungen und Volumenbruchteile von Ausscheidungen im Größenbereich 1...100 nm mit hoher Sensitivität bestimmen. Das Bild zeigt das SAXS-Signal bei 1300 °C ohne und bei 1100°C mit härtenden Ausscheidungen. Die Messung wurde an der P07 in-situ während des SLM-Prozesses mit einer Zeitauflösung von 1 s gemacht.

B. Wahlmann et al., Acta Mater. 180 (2021) 84–96.