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Echt-Zeit Laue-Kamera System zur Orientierungsbestimmung von Einkristallen

Subject Area Mechanics and Constructive Mechanical Engineering
Term Funded in 2012
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 227599576
 
Final Report Year 2016

Final Report Abstract

Die Laue Rückstreu-Kamera wird zur kristallografischen Orientierung von metallischen Einkristallen eingesetzt. Denn Einkristalle weisen naturgemäß eine starke Anisotropie auf, die sich z. B. in der ausgeprägten Richtungsabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften widerspiegelt. Insbesondere im Rahmen des SFB/TR 103 werden technische Einkristalle aus Nickelbasis- Superlegierungen für den Turbinenbau untersucht. Dabei steht die Verbesserung des Kriechverhaltens bei hoher Temperatur zwecks Steigerung des Wirkungsgrads der Aggregate im Vordergrund. Für die dazu notwendigen Kriechexperimente werden präzise orientierte Proben benötigt, da schon kleine Abweichungen von der Sollorientierung zu einem gänzlich anderem Verformungsverhalten führen. Hier leistet das Lauesystem als zentrale Komponente der Probenfertigung wertvolle Dienste. Das Probenmaterial wird zunächst auf einem Goniometer befestigt und einorientiert. Der ganze Goniometerkopf wird anschließend definiert in eine Funkenerosionsmaschine eingebaut, so dass die Probe dort wie gewünscht kristallografisch orientiert heraus erodiert werden kann. Vor dem mechanischen Test wird die tatsächliche Orientierung der Probe mit der Laue-Kamera noch einmal überprüft. Durch die Echtzeitfähigkeit kann mit diesem Verfahren der erforderliche Probendurchsatz erreicht werden. Weiterhin dient die Anlage zur Orientierungsbestimmung von Impfkristallen für die Herstellung stabförmiger Einkristalle nach dem modifizierten Bridgman-Verfahren. Durch die eigene Herstellung von Einkristallen ist es möglich, den Einfluss von Legierungselementen auf die Hochtemperaturfestigkeit gezielt zu untersuchen, ohne sich auf kommerzielle Legierungen beschränken zu müssen. Eine weitere Anwendung besteht in der kristallographischen Orientierung von Gold-Einkristallen. Diese werden wegen der gut definierten Eigenschaften zur Validierung mikromechanischer Versuche benötigt. Z. B. wurden miniaturisierte Scherproben mit fokussiertem Ionenstrahl hergestellt und in einem Nanoindenter belastet, um die elementaren Verformungsprozesse zu studieren. Schließlich dient das Gerät zur Qualitätssicherung kommerzieller einkristalliner Platten aus Nickelbasis- Superlegierung. Hiermit kann schnell überprüft werden, ob Kleinwinkelkorngrenzen vorliegen. Dazu wird die Probe eine einigen Stellen elektropoliert und anschließend die lokalen Beugungsreflexe verglichen.

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