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Materialien/Werkstoffe Vortrag: Do., 09:40–10:00 D-V31
Kristallographische Textur industrierelevanter Komponenten
Heinz-Günter Brokmeier 1
1 IWW - Technische Universität Clausthal / GKSS-Forschungszentrum, Max-Planck-
Str, 21502 Geesthacht
In der materialkundlichen Beschreibung von realen Komponenten (Bauteilen oder
Halbzeugen) sind zerstörungsfreie Prüfungen bezüglich Bauteilfehlern, anisotroper Eigenschaften
und Restspannungen von großer Bedeutung für deren Einsatz. Für anisotropes
Verhalten ist in vielen Fällen die Gesamtheit der Mikrostruktur inklusiv
der Vorzugsorientierung, der das Bauteil aufbauenden Kristalle, verantwortlich. Die
Standardverfahren zur Bestimmung kristallographischer Texturen (Texturtyp, Texturschärfe
und Einfluss auf die Anisotropie der Eigenschaften) arbeiten zerstörend mittels
Laborröntgenanlagen [1] und Elektronenstrahlen (EBSD-Verfahren) [2]. Im Falle
von grobkörnigen Materialien, wo große Probenvolumina zur Erreichung der Kornstatistik
benötigt werden, kommt die Neutronenbeugung zum Einsatz [3]. Im Gegensatz
dazu kann die Texturuntersuchung von Bauteilen und Halbzeugen zerstörungsfreies
Messen erforderlich machen, insbesondere wenn Restspannungen an identischen Proben
untersucht werden müssen. Messungen im inneren kompakter Proben erfordert
eine Messsonde mit hoher Eindringtiefe. Hierfür sind thermische Neutronen und harten
Röntgenstrahlen mit Eindringtiefen im cm-Bereich (z. B. 100 keV-Röntgen: Mg -
3,40 cm, Cu - 0,20 cm; Neutronen: Mg - 6,10 cm, Cu - 0,85 cm).
Die Anforderungen an das Texturexperiment sind je nach Probenmaterial und -
geometrie sehr unterschiedlich. Untersuchungen an Niobrohren unterschiedlicher Qualitäten
wurden durchgeführt um Texturinhomogenitäten über den Umfang von 84mm
dicken Rohren mit Wandstärken von 4 mm zu ermitteln. Die Bestimmung von kristallographischen
Texturen an Standardzugproben dient der direkten Korrelation von
Materialeigenschaften (Spannungs-Dehnungs-Messungen, Streckgrenze, Bruchdehnung
etc.) mit der Textur an identischen Probenbereichen. Messungen an einer Stahlwelle,
an einer Raketendüse und an TiAl-Turbinenschaufeln wurden wahlweise mit Neutronen
oder harten Röntgenstrahlen durchgeführt. Die Auswahlkriterien waren die Eindringtiefe
des Strahles, das Streuverhalten des Materials, die Probengeometrie und die
Korngrößenverteilung.
[1] L. Spieß et al., Moderne Röntgenbeugung, Teubner (2005).
[2] H.J. Bunge und R. A. Schwarzer, Advanced Engineering Materials 3 (2001) 25.
[3] V. Jung und H.-G. Brokmeier, Crystal Research and Technology 35 (2000) 321.