Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
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Mikrostrukturaufklärung und -bewertung

© Fraunhofer IWM

Die Mikrostruktur ist verantwortlich für die Eigenschaften von Werkstoffen und damit auch für die Eigenschaften der daraus hergestellten Bauteile und wird durch eine festgelegte Abfolge von Fertigungsschritten eingestellt. Sie kann sich auch im Betrieb positiv und negativ verändern. Wir decken die Beziehungen zwischen der Mikrostruktur und den Eigenschaften des Werkstoffs auf und nutzen diese Informationen für die Entwicklung optimierter Werkstoffeigenschaften und für den optimierten Werkstoffeinsatz. Diese Entwicklungen können bspw. mechanische Eigenschaften, Langzeitverhalten, Lebensdauer, abrasive Eigenschaften oder Korrosionseigenschaften betreffen. Durch Simulationen unter Zuhilfenahme verschiedener Softwarelösungen können wir Mikrostrukturen vorhersagen und diese im Hinblick auf die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Lebensdauer von Bauteilen bewerten. Darauf aufbauend erarbeiten wir Konzepte zur Bauteilauslegung und zur Fertigungsoptimierung.

Leistungen

 

Wir messen und analysieren die Werkstoffmikrostruktur und bestimmen quantitativ die Gefügeeigenschaften. Dazu nutzen wir unter anderem:

  • Mikroskopie (optisch, Rasterelektronenmikroskop - REM)
  • Härtemessung (Kernhärte, Härteverläufe, Härtemapings)
  • Texturmessung (Lokal: EBSD, makroskopisch: XRD)
  • Quantitative Gefügebestimmung (optisch, EBSD, XRD)
  • Verfahren zur Bestimmung der chemischen Werkstoffzusammensetzung (GDOES)
  • Röntgenographische und teilzerstörende Eigenspannungs- und Phasenanalysen

 

Wir modellieren und erstellen Vorhersagen zur Werkstoffmikrostruktur. Dazu berechnen wir Gefügeveränderungen in Fertigungsprozessen und im Einsatz mit Programmen wie Thermocalc, Dictra, Matcalc, Sysweld und eigenen Codes.

Wir bewerten die Werkstoffmikrostruktur und Eigenschaften bspw. im Hinblick auf:

  • Korrosionsschäden
  • Spannungsrisskorrosion
  • Festigkeitseigenschaften
  • Verformbarkeit
  • Funktionalität von Verschleiß- und Korrosionsschutzbeschichtungen
  • Wärmebehandlung
  • Bearbeitungsbedingte Kaltverfestigung
  • Sicherheit von Schweißnähten
  • Oberflächenqualität nach Bauteilbearbeitung und nach Beschichtung
  • Versagensmechanismen und Wechselwirkung zwischen Rissfortschritt und Mikrostruktur
  • Wasserstoffeinflüsse (Diffusionsverhalten, Ermüdung, Versprödung)

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Publikationen

 

  • Janarthanam, H.; Sommer, S.; Carl, E.- R.; Preußner, J.; Huberth, F., Numerical prediction of damage in punching process using shear modified Gurson model, in Proc. of 4th European Steel Technology and Application Days; Stahlinstitut VDEh, Düsseldorf (2019) 11 Seiten
  • Mock, C.; Kölle, S.; Preußner, J.; Carl, E.-R., Umweltverträgliche galvanische Abscheidung von Bronzeschichten als potentielle Nickelersatzschicht - Environmentally friendly galvanic separation of bronze layers as potential nickel replacement layer, Metall 73/11 (2019) 286-289 Link
  • Beckmann, C.; Kennerknecht, T.; Preußner, J.; Farajian, M.; Luke, M.; Hohe, J., Micromechanical investigation and numerical simulation of fatigue crack formation in welded joints, Engineering Fracture Mechanics 198 (2018) 142-157 Link

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