Rasterelektronenmikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Prof. Dr. C. Motz: Für die Arbeiten am MWW wurde das REM zur hochauflösenden Abbildung und Charakterisierung nanostrukturierter und ultrafeinkörniger (UFG) Werkstoffe benutzt. Hierbei wurden zum einen mittels Pulselektrodeposition (PED) erzeugtes Nano-Nickel und über High Pressure Torsion (HPT) und PED produzierte Nano- bzw UFG-Legierungen ansonsten nicht mischbarer Metalle (Kupfer, Kobalt) untersucht. Das REM wurde zur Charakterisierung, also Abbildung, Korngrößenbestimmung, chemischen Analyse und Texturuntersuchung per Electron Back Scatter Diffraction (EBSD) eingesetzt. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der (in-situ) Untersuchung von Ermüdungsrissen in Makro-Proben. Hierzu wurden Ermüdungsrisse in bimodalem Nano- / UFG-Nickel untersucht, sowie die Wechselwirkung von Rissen mit Korngrenzen in polykristallin modifiziertem CMSX-4 untersucht. In Kombination mit externen FIB- Untersuchungen konnten hier wichtige Erkenntnisse zur Wechselwirkung zwischen Rissen und Korngrenzen erhalten werden. Ebenfalls Schwerpunkt der Untersuchungen am MWW sind in-situ Zug-, Druck- und Ermüdungsversuche an Mikro-Proben Hierzu wurden Mikropillar-Versuche durchgeführt, bei denen der Transfer von Versetzungen durch Korngrenzen untersucht wurde, außerdem wurde die Bildung von Versetzungen und Versetzungsstrukturen bzw. Schädigungsmechanismen in Biegebalken während der Ermüdung untersucht sowie Experimente zur bruchmechanischen Beschreibung von Mikro-Proben durchgeführt. Hierzu gelang es im Gegensatz zu den üblichen Bruchmechanik-Experimenten an Mikroproben aus 1 µm langen Kerben Ermüdungsrisse in 10 µm dicke Biegebalken einzubringen. Prof. Dr. S. Diebels: Das REM wurde v.a. zur strukturellen und mikromechanischen Materialcharakterisierung von Aluminiumschäumen und Ni/Al-Hybridmetallschäumen eingesetzt. Hierbei wurde sowohl die Mikrostruktur der Nickelbeschichtung der Ni/Al-Hybridmetallschäume mittels EBSD untersucht als auch die Kornstruktur der Aluminiumstege. Da die Eigenschaften von Metallschäumen stark von den mikromechanischen Eigenschaften abhängen, wurden weiter in-situ Mikrodruckversuche an einzelnen Poren als auch in-situ Mikrozugversuche an einzelnen Stegen der Schäume im REM durchgeführt. Hierbei konnten Mikromaterialparameter erhalten werden, welche für mikromechanische Simulationen genutzt wurden. Weiter konnte der Mikrodeformationsmechanismus aufgeklärt werden und Unterschiede im Mikrodeformationsmechanismus zwischen Aluminiumschäumen und Ni/Al-Hybridschäumen untersucht und identifiziert werden. In einem weiteren Projekt zur Modellierung der Gefüge-Eigenschaftskorrelation bei Dualphasenstählen wurde das Gefüge mittels EBSD-Aufnahmen untersucht. Prof. Dr. D. Bähre: Der Lehrstuhl für Fertigungstechnik nutzt das REM in allen Forschungsgebieten, um den Bezug zu den materialbezogenen Effekten in Werkzeugen und Werkstücken herzustellen. Als Beispiel ist der Bereich des „Elektrochemisches Abtragen“ zu nennen, hier wurden sowohl Gefüge-Aufnahmen als auch -analysen von Titanproben erstellt. Prof. Dr. R. Busch: Die Oxidationskinetik metallischer Massivgläser wird hinsichtlich der Bildung von Oxidationsprodukten, der zeitliche Abfolge und der räumlichen Anordnung konkurrierender Phasen und deren Zusammensetzung am System Ni-Nb-Sn untersucht. Der Angriff des Sauerstoffs 50 K unterhalb des Glaspunkts konzentriert sich auf Niob und destabilisiert durch die Bildung eines binären Nioboxids den amorphen Zustand. Die dadurch geänderte Zusammensetzung des verbleibenden amorphen Anteils führt während der nachfolgenden Kristallisation zu an Niob ärmeren Produkten als nach einer Kristallisation in neutraler Umgebung. Weitere Arbeiten und die aufgeführten Publikationen verwenden das Gerät zur Kontrolle der Zusammensetzung, zum Auffinden und Identifizieren von Kristallisationsprodukten oder zur Charakterisierung von Verformungszuständen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Evolution of shear bands, free volume and hardness during cold rolling of a Zr-based bulk metallic glass. Acta Materialia 64 (2014) 231-214
Stolpe M., Kruzic J.J., Busch R.
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On the kinetics and thermodynamic fragility of the Pt 60Cu16Co2P22 and Pt57.3Cu14.6Ni5.3P22.8. J. Alloys and Compounds 615 (S1) (2014) 35-39
Gallino I., Gross O., dalla Fontana G., Evenson Z., Busch R.
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Incompatibility stresses at grain boundaries in Ni bicrystalline micropillars analyzed by an anisotropic model and slip activity. Acta Materialia 83 (2015) 227–238
Tiba I., Richeton T., Motz C., Vehoff H. , Berbenni S.
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Phase separation of a supersaturated nanocrystalline Cu–Co alloy and its influence on thermal stability. Acta Materialia 96 (2015) 269–283
Bachmaier A., Pfaff, Stolpe M., Aboulfadl H., Motz C.
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Stage-I fatigue crack studies in order to validate the dislocation-free zone model of fracture for bulk materials. Phil. Mag. A 95, 8 (2015) 819-843
Schaefer F., Knorr A.F., Marx M., Vehoff H.
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Electrochemical Dissolution Behavior of Titanium and Titaniumbased Alloys in Different Electrolytes. Proceedings of the 18th CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining (ISEM), Tokyo, (Japan), Procedia CIRP Vol. 42, pp. 137- 142, 2016
Bähre, D.; Ernst, A.; Weißhaar, K.; Natter H.; Stolpe, M.; Busch, R.
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Mechanical behavior of iron aluminides: A comparison of nanoindentation, compression and bending of micropillars. Materials Science and Engineering A, 652, (2016) pp. 370-376
Zamanzade, M., Velayarce, J.R., Abad, O.T., Motz, C., Barnoush, A.
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Micromechanical characterisation of Ni/Al hybrid foams by nano- and microindentation coupled with EBSD. Acta Mater. 102, 38-48 (2016)
Jung A., Chen Z., Schmauch J., Motz C., Diebels S.
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Microscopic incompatibility controlling plastic deformation of bicrystals. Acta Materialia 106 (2016) 219-228
Kheradmand N., Knorr A.F., Marx M., Deng Y.
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Oxidation of glassy Ni - Nb - Sn alloys and its influence on the thermodynamics and kinetics of crystallization. Acta Materialia 102 (2016) 176-186
Stanojevoc S., Gallino I., Aboulfadl H., Sahin M., Mücklich F., Busch R.
