Atomsonde
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Eine Atomsonde ermöglicht eine chemische Charakterisierung von Werkstoffen mit nahezu atomarer Auflösung und ermöglicht so die Untersuchung von chemischen Gradienten an Werkstoffgrenzflächen, Nanopartikeln und feinstverteilter Ausscheidungen mit bisher unerreichter Auflösung. Die für die FAU beschaffte Atomsonde wurde am Lehrstuhl für Allgemeine Werkstoffeigenschaften (Prof. Göken) in einem eigens dafür eingerichteten Raum mit erhöhter Klimastabilität und geringem Vibrationslevel installiert, um ein Erreichen der Spezifikationen zu gewährleisten. Bereits relativ kurz nach der Installation im August 2015 konnten die ersten Messungen mit dem Gerät durchgeführt werden und inzwischen stellt die Atomsonde eine unverzichtbare Messmethode für sehr viele Projekte am Lehrstuhl und an benachbarten Einrichtungen dar. Insbesondere wird die Atomsonde an der FAU für unterschiedliche Projekte im Exzellencluster „Engineering of Advanced Materials (EAM)“ im DFG-Graduiertenkolleg 1896 „in-situ Mikroskopie eingesetzt und hat schon entscheidend zu einer Vielzahl weiterer Projekteinwerbungen beigetragen, wie z.B. zu einem DFG-Projekt von Prof. Felfer im Bereich Nanopartikel und im Jahre 2018 zu einem ERC Starting Grant von Prof. Felfer zur Untersuchung von Wasserstoffschädigungen mittels Atomsonde. Von großer Bedeutung für den großen Erfolg bei der raschen Umsetzung von Anwendungen mit diesem neuen Geräte war die Einrichtung einer Juniorprofessur am Lehrstuhl WW1, die fast zeitgleich mit der Inbetriebnahme des Gerätes besetzt werden konnte. Erste erfolgreiche Untersuchungen erfolgten an Mg-Legierungen, bei denen Ausscheidungspartikel und Cluster einen großen Einfluss auf die Kriecheigenschaften haben, die mittels der neuen Atomsonde an einigen Legierungen erstmals tiefgreifend bestimmt werden konnten. Weitere erste Arbeiten beschäftigten sich mit der Untersuchung von Ausscheidungsprozessen in Al-Leichtbaulegierungen und Ni- bzw. Co-Basis-Superlegierungen (Hochtemperaturwerkstoffe). Details zu den Ergebnissen finden sich in den entsprechenden ersten Veröffentlichungen. Weiterhin wurden bereits 2016 und 2017 erste erfolgreiche Messungen u. A. an Korngrenzen in Eisen durchgeführt, die für die Einwerbung des ERC Starting Grant von Prof. Felfer eine wichtige Grundlage bildeten. Ein weiterer Schwerpunkte lag im Bereich Materialien für die Energietechnik, wofür mit dem neu etablierten Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI-ERN) eine intensive Zusammenarbeit aufgebaut wurde, wobei funktionelle Materialien für die Elektrokatalyse untersucht werden. Dafür erfolgte auch die Entwicklung eines Kryotransfersystems, was die Untersuchung von bei Raumtemperatur nicht stabilen Proben ermöglicht. Es wurden ebenfalls externe Kooperationen wie z.B. mit dem Helmholtz-Zentrum Geesthacht (Prof Pyczak) dem Erich Schmidt Institut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (Prof. Pippan) und der Technischen Universität Wien (Prof. Mayrhofer) etabliert die recht bald zu Publikationen führten. Der große Erfolg der Atomsondennutzung an der FAU zeigt sich auch daran, dass inzwischen von Prof. Felfer eine weitere Atomsonde speziell für Wasserstoffuntersuchungen und andere Projekte entwickelt wird, die aus dem ERC Starting Grant finanziert wird.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Morphology evolution of Ti3AlC carbide precipitates in high Nb containing TiAl alloys. Acta Materialia, 137, 36-44.
Wang, Li; Zenk, Carolin; Stark, Andreas; Felfer, Peter; Gabrisch, Heike; Göken, Mathias; Lorenz, Uwe & Pyczak, Florian
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Advanced concentration analysis of atom probe tomography data: Local proximity histograms and pseudo-2D concentration maps. Ultramicroscopy, 189, 61-64.
Felfer, Peter & Cairney, Julie
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Atom Probe Tomography. Practical Metallography, 55(8), 515-526.
Felfer, P.; Stevenson, L. & Li, T.
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Atomic-scale insights into surface species of electrocatalysts in three dimensions. Nature Catalysis, 1(4), 300-305.
Li, T.; Kasian, O.; Cherevko, S.; Zhang, S.; Geiger, S.; Scheu, C.; Felfer, P.; Raabe, D.; Gault, B. & Mayrhofer, K. J. J.
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Correlative Microscopy—Novel Methods and Their Applications to Explore 3D Chemistry and Structure of Nanoscale Lattice Defects: A Case Study in Superalloys. JOM, 70(9), 1736-1743.
Makineni, S. K.; Lenz, M.; Kontis, P.; Li, Z.; Kumar, A.; Felfer, P. J.; Neumeier, S.; Herbig, M.; Spiecker, E.; Raabe, D. & Gault, B.
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Impact of Mn on the precipitate structure and creep resistance of Ca containing magnesium alloys. Materials Science and Engineering: A, 761, 137964.
Lamm, Steffen; Matschkal, Dorothea; Göken, Mathias & Felfer, Peter
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Influence of Zn and Sn on the Precipitation Behavior of New Al–Mg–Si Alloys. Materials, 12(16), 2547.
Glöckel, Felix; Uggowitzer, Peter J.; Felfer, Peter; Pogatscher, Stefan & Höppel, Heinz Werner
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Ultrahigh-strength low carbon steel obtained from the martensitic state via high pressure torsion. Acta Materialia, 166, 168-177.
Müller, T.; Kapp, M.W.; Bachmaier, A.; Felfer, P. & Pippan, R.
