Hochauflösendes analytisches Rasterelektronenmikroskop

• Subject Area: Materials Engineering
• Term: Funded in 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 143074903

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Das hochauflösende Rasterelektronenmikroskop wird an der Hochschule Osnabrück im Wesentlichen zur detaillierten Untersuchung der Schädigungsmechanismen Ermüdung und Korrosion beim Einsatz metallischer Werkstoffe eingesetzt. Darunter fallen Nickelbasis-Superlegierungen, nanostrukturierte Aluminiumlegierungen, zellulare Metalle und hochfeste Stähle. Mit Hilfe der Rückstreuelektronenbeugung (EBSD) kann die Verteilung der kristallographischen Orientierung mit der Entstehung und Ausbreitung kurzer Ermüdungsrisse korreliert werden. Diese Daten dienen als Basis für die Entwicklung eines physikalisch basierten numerischen Modells zur Vorausberechnung der Ermüdungslebensdauer für Beanspruchungen mit sehr hohen Zyklenzahlen. Ferner dienen die Arbeiten mit Hochauflösung unter Einbeziehung von EBSD und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) der Identifikation ermüdungsresistenter Mikrostrukturen, bspw. durch ultrafeinkörnige Gefüge oder eine optimale Verteilung und Größe von Zweitphasen, wie Karbide in Stählen oder intermetallische Phasen in Nickelbasis-Superlegierungen (γ´-Ni3Al, ẟ, γ´´-Ni3Nb), Aluminiumlegierungen und Kupferlegierungen. Neben der Arbeitsgruppe des Hauptantragstellers wird das Gerät vom Laborbereich Kunststofftechnik und dem Laborbereich Verfahrenstechnik der Hochschule Osnabrück sowie vom Institut für Neue Materialien und dem Institut für Zoologie der Universität Osnabrück auf dem gleichen Campus genutzt. Forschungsarbeiten zielen hier auf der Nutzung von Kohlenstoff-Nanoröhren als Verstärkungsphasen für Kunststoffe (Kunststofftechnik), die Charakterisierung nanoporöser Keramiken (Institut für neue Materialien) oder funktionsmorphologische Untersuchungen von bspw. Anneliden (Institut für Zoologie). Durch die Integration eines Kryotransfersystems und eines Gasinjektionssystems ist es möglich, auch flüssigkeitsenthaltende organische Systeme wie Tumorgewebe, Bakterien o.ä. ohne Trocknungsprozess zu untersuchen. Alle Bereiche profitieren vor allem aber von der hohen erreichbaren Auflösung von 1nm. Bei dem REM handelt es sich um eine Basis-Einheit für ein Focussed-Ion-Beam-System. Eine entsprechende Aufrüstung konnte durch einen weiteren Großgeräteantrag 2014 realisiert werden.

Publications

• Analysis of Cellular Metals as Energy Absorbing Elements in Car Seats. Advanced Engineering Materials, Vol. 13. 2011, Issue 11 (Special Issue: Cellular Materials), pp. 1056-1059.
  S. Nesic, P. Schäffler, K. Unruh, T. Hipke, W. Michels, U. Krupp
  
• Experimental characterization of short fatigue crack kinetics in an austeno-ferritic duplex steel. Procedia Engineering, Vol. 10. 2011, pp. 1491-1496.
  I. Alvarez-Armas, H. Knobbe, M.C. Marinelli, M. Balbi, S. Hereñú, U. Krupp
  
• Korrelation der Ermüdungsschädigung mit der Materialdämpfung in einer Aluminium-Gusslegierung. Materialprüfung / Materials Testing, Vol. 53. 2011, Issue 5, pp. 285-289.
  A. Giertler, U. Krupp, W. Michels
  
• Bewertung mikrostruktureller Barrieren während der Ermüdungsschädigung von Duplex-Stählen bei sehr hohen Zyklenzahlen. Materialprüfung - Materials Testing, Bd. 54. 2012, Ausgabe 9, pp. 564-568.
  U. Krupp, A. Giertler, M.C. Marinelli, B. Dönges, H. Knobbe, H.-J. Christ
  
• Growth of short cracks during low and high cycle fatigue in a duplex stainless steel. International Journal of Fatigue, Vol. 41. 2012, pp. 95-100.
  I. Alvarez-Armas , U. Krupp, M. Balbi, S. Hereñú, M.C. Marinelli, H. Knobbe
  
• Influence of the microstructure on the fatigue damage behaviour of the aluminium cast alloy AlSi7Mg0.3. Materials Science and Engineering A, Vol. 565. 2013, pp. 21-26.
  S. Siegfanz, A. Giertler, W. Michels, U. Krupp
  
• Numerical Analysis of Internal Oxidation and Nitridation by the Cellular Automata Approach. Oxidation of Metals, Vol. 79. 2013, Issue 1–2, pp 107–120.
  K. Jahns, M. Landwehr, J. Wübbelmann, U. Krupp
  
• Partition of cyclic plasticity in an austenitic-ferritic duplex stainless steel and its significance for fatigue crack initiation under high and very high cycle fatigue loading conditions. (Proc. 11th International Fatigue Congress 2014, Melbourne Australia) Advanced Materials Research, Vol. 891-892. 2014, pp. 1424-1429.
  B. Dönges, M. Söker, A. Giertler, U. Krupp, C.-P. Fritzen, H.-J. Christ
  
• Short fatigue cracks nucleation and growth in lean duplex stainless steel LDX 2101. Materials Science and Engineering: A, Vol. 615. 2014, pp. 169-174.
  R. Strubbia, S. Herenu, I. Alvarez-Armas, U. Krupp
  
• The significance of local plasticity for the crack initiation process during very high cycle fatigue of high strength Steels. Procedia Materials Science, Vol. 3. 2014, pp. 1353-1358.
  A. Giertler, M. Söker, B. Dönges, K. Istomin, W. Ludwig, U. Pietsch, C. P. Fritzen, H.-J. Christ, U. Krupp