Aufklärung von Mikrostruktur- Eigenschaftsbeziehungen

Mikrostruktur, Eigenspannungen

Wir untersuchen den Einfluss von Herstellungsverfahren und Betriebsbeanspruchungen auf die Mikrostruktur und den Eigenspannungszustand von Werkstoffen und Bauteilen. Besonderer Schwerpunkt ist die Aufklärung kombinatorischer Degradationsmechanismen der Hochtemperaturkorrosion, Spannungsrisskorrosion und der Wasserstoffversprödung. Dafür kommen experimentelle Methoden, beispielsweise Permeationsprüfungen bei überlagerter mechanischer Belastung, und numerische Methoden, beispielsweise die Simulation der Gefüge- und Eigenspannungsausbildung zum Einsatz. Damit wird die Basis für eine zielsichere Werkstoffauswahl, die Optimierung von Werkstoff und Prozesskette und die Vorhersage des Betriebsverhaltens geschaffen.
 

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Leistungen

Themen

Ausbildung

Leistungen

Analyse und Bewertung der herstellungs- und beanspruchungsbedingten Mikrostruktur von Werkstoffen

Simulation, experimentelle Ermittlung und Bewertung von Eigenspannungen

Untersuchungen zur Werkstoffdegradation durch Korrosion, Spannungsrisskorrosion, Hochtemperaturkorrosion und Wasserstoffversprödung

Thermodynamische Simulation der Gefügeausbildung

Aufklärung von Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen

 

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Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IWM

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Themen

 

Mikrostrukturaufklärung und -bewertung

 

Die Mikrostruktur ist verantwortlich für die Eigenschaften von Werkstoffen und damit auch für die Eigenschaften der daraus hergestellten Bauteile. Die Mikrostruktur wird durch die verschiedenen Fertigungsschritte eingestellt. Sie kann sich auch im Betrieb positiv und negativ verändern. Wir decken die Beziehungen zwischen den Eigenschaften des Werkstoffs und dessen Mikrostruktur auf und nutzen diese für...

 

Eigenspannungsanalysen


Das Betriebsverhalten von Bauteilen wird oft entscheidend vom Eigenspannungszustand oberflächennaher Bereiche bestimmt, da dort Korrosion und Verschleiß und die mechanischen und thermischen Beanspruchungen meist am höchsten sind. Zur Ermittlung von Eigenspannungen setzen wir zerstörungsfreie Röntgenbeugungsverfahren oder teilzerstörende Verfahren wie das...

 

Wasserstoffversprödung metallischer Werkstoffe

Atomarer Wasserstoff ist in der Lage, die Zähigkeit metallischer Werkstoffe entscheidend zu reduzieren. Dies kann zu unerwartetem Versagen von Bauteilen und Komponenten führen. Man spricht generell von Wasserstoffversprödung. Die unterschiedlich ausgeprägte Anfälligkeit für  Wasserstoffversprödung bei sonst vergleichbaren Festigkeitseigenschaften schränkt die Werkstoffauswahl ein…

 

Simulation und Optimierung von Prozessen zur Wärmebehandlung


Die Wärmebehandlung von Metallen ist ein wichtiges Werkzeug zur Einstellung günstiger Gefügezustände und Eigenspannung in Bauteilen. Für viele Bauteile wird die Erwärmung induktiv mittels bewegtem Induktor durchgeführt. Die experimentelle Optimierung der Behandlungsparameter ist, besonders bei großen Bauteilen wie Lagern in Windkraftanlagen, mit hohem Zeitbedarf und erheblichen Kosten verbunden...

 

Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen in umgeschmolzenen Randschichten


Die Oberfläche eines Bauteils ist in vielen Fällen maßgebend für sein Einsatzverhalten und kann auf verschiedene Arten modifiziert werden. Durch ein neues Verfahren, dem Laserumschmelzen von Randschichten, können Oberflächen feinpoliert oder sogar strukturiert werden. Je nach Einstellen der Laserparameter werden auch die...

 

Charakterisierung und Simulation der Ausscheidungsentwicklung in Kupferlegierungen


In hochfesten und hochleitfähigen ausscheidungsgehärteten Kupferlegierungen hat die Ausscheidungsgröße und -verteilung einen wesentlichen Einfluss auf die resultierenden mechanischen Eigenschaften. Dazu wurde in einer ausgewählten Cu-Ni-Si-Legierung die Ausscheidungsgröße...

 

Solarthermische Kraftwerke: Korrosion in Salzschmelzen

 

Die langfristig erforderliche Nutzung erneuerbarer fluktuierender Energiequellen verlangt die Entwicklung von Bewertungs- und Qualifizierungskonzepten für Materialien in Hochtemperaturspeichern Solarthermischer Kraftwerke auf Salzsschmelzenbasis (TES Thermal Energy Storage, CSP concentrated solar power plants).Salzschmelzen werden in vielen Industriezweigen genutzt, zum Beispiel als…

 

Verbesserung der Randschichtfestigkeit spröder Werkstoffe durch Kugelstrahlen

 

Kugelstrahlen ist eine weit verbreitete Oberflächenbehandlung zur Steigerung der statischen und zyklischen Festigkeit metallener Bauteile. Genutzt werden hierbei die mechanische Verfestigung der Randschicht und der Einbau günstiger...

 

Publikationen zum Thema Mikrostruktur, Eigenspannungen


Beiträge in Zeitschriften, Büchern und auf Konferenzen sowie Dissertationen und Projektberichte...

Ausbildung

Im Bereich der Mikrostruktur- und Schadensanalyse besteht die Möglichkeit zur Ausbildung zur Werkstoffprüferin oder Werkstoffprüfer mit dem Schwerpunkt Metalltechnik. Diese Spezialisten untersuchen insbesondere metallische Werkstoffe auf Eigenschaften beziehungsweise Schäden und überwachen Fertigungsprozesse.

Beschäftigungsmöglichkeiten finden sich in Betrieben und Institutionen der Werkstoffentwicklung, -herstellung und -verarbeitung. Das sind zum Beispiel Materialprüfämter, Prüfanstalten, Betriebe des Fahrzeug- und Maschinenbaus und der Elektro- und Elektronikindustrie. In der Regel arbeiten Werkstoffprüferinnen und -prüfer in Laboren oder speziell eingerichteten Prüfwerkstätten sowie Werkshallen.

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