Fortgeschrittene Experimente zur Charakterisierung und zum besseren Verständnis von wasserstoffinduzierter Werkstoffschädigung

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Motz, seit 3/2019
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 373150815

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In dieser Arbeit wurden Methoden zur Bestimmung der lokalen Verteilung von Wasserstoff in metallischen Materialien untersucht und durch mikromechanische Messmethoden ergänzt. Fokus lag auf der Weiterentwicklung der Wasserstoff-Detektionsmethode basierend auf der Scanning Kelvin Probe Force Microscopy. Deren Messsignal korreliert mit dem Elektrodenpotential einer Metall-Wasserstoff-Elektrode (und damit der Konzentration des Wasserstoffs) welche sich in dem System aus Probe, gelöstem Wasserstoff und der Umgebungsfeuchte bildet. Die Methode wurde in einem eigenen in situ Versuchsaufbau zur Bestimmung lokaler Wasserstoffverteilungen an Korngrenzen genutzt und weiterentwickelt. Insbesondere der Einfluss der Atmosphäre (Sauerstoffgehalt und Luftfeuchtigkeit) auf den detektierten Wasserstoff wurden systematisch untersucht. Die Nanoindentation wurde zusätzlich verwendet, um durch die Messung von mechanischen Eigenschaften auf kleiner Skala eine Aussage über die lokale Verteilung des Wasserstoffs treffen zu können. Beide Messmethoden wurden an den selben Probenstellen nacheinander durchgeführt und die Aussagen über die lokale Wasserstoffverteilung miteinander verglichen. Ergänzt wurden die beiden Messmethoden durch Permeationsversuche sowie makroskopische und mikroskopische mechanische Versuchsreihen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Implementation of an experimental setup to qualitatively detect hydrogen permeation along grain boundaries in nickel using Scanning Kelvin Probe Force Microscopy under varying atmospheres. International Journal of Hydrogen Energy, 47(35), 15922-15932.
  Gruenewald, Patrick; Hautz, Niclas & Motz, Christian
  
• Kombination lokal aufgelöster Wasserstoff-Detektion und Name(n) der Kooperationspartnerinnen und –partner: zur mikromechanischer Prüfmethoden Untersuchung lokaler Wasserstoffversprödung, Dissertation, 2022, Universität des Saarlandes.
  P. Grünewald
  
• The effect of time dependent native oxide surface conditions on the electrochemical corrosion resistance of Mg and Mg-Al-Ca alloys. Corrosion Science, 212, 110925.
  Felten, Markus; Nowak, Jakub; Beyss, Oliver; Grünewald, Patrick; Motz, Christian & Zander, Daniela