Multiskalare Tomografie zur Charakterisierung von Metallen

01.01.2009 - 31.03.2011
Forschungsförderungsprojekt
Die drei-dimensionale (3D) Beschreibung von inneren Strukturen und Einlagerungen in Werkstoffe liefert verbesserte Möglichkeiten zur Qualitätsbeurteilung von Werkstoffen und Bauteilen. Die quantitative Beschreibung von Heterogenitäten ¿ Größe, Phase, Form, örtliche Verteilung und Anordnung, Grenzflächen - ist die Voraussetzung für die Bewertung ihrer Wirkung auf das Werkstoff- bzw. Bauteilverhalten. Die Größen der Materialinhomogenitäten überdecken mehrere Größenordnungen, sodass die tomo-graphischen Methoden entsprechend dem erforderlichen, örtlichen Auflösungsvermögen ausgewählt werden müssen: Industrielle Röntgentomographie (XCT), XCT mit Mikrofokus-Röntgenröhren oder mit sogenannten Nanofokusröhren, mit paralleler oder fokussierter Synchrotronstrahlung. Dabei ist aber zu beachten, dass der durchstrahlbare Durchmesser entsprechend klein gewählt werden muss, wofür die Auswahl der Probenstelle von entscheidender Bedeutung ist, um die Repräsentativität einer 3D Darstellung für ein Material sicherzustellen. Mittels Absorptions- bzw. Phasenkontrast dargestellte Heterogenitäten bedürfen der Identifizierung mittels zerstörender Charakterisierungsmethoden: gezielte, metallografische Schliffpräparation für Auflichtmikroskopie, schichtweises Abtragen ausgewählter Probenbereiche mittels focussed ion beam (FIB) und rasterelektronen-mikroskopische Abbildungen (FIB-REM-Tomographie). Sowohl die Größe der Heterogenität, aber auch die Größe der repräsentativen Probe erfordert die adäquate Wahl der tomografischen Methode. Der Einsatz der verschiedenen Methoden wird für folgende Materialinhomogenitäten untersucht und systematisch bewertet: · dendritische und interdendritische Strukturen in Aluminiumgussgefügen; Einschlüsse und Poren geringer Auftrittswahrscheinlichkeit in gegossenen Stahlgefügen; Restporosität und deren 3D Zusammenhang in Sinterwerkstoffen; 3D Architektur von Verstärkungskomponenten in Metallmatrix-Verbundwerkstoffen. · Anpassung der Simulationsmethoden für XCT an die untersuchten Materialkombinationen zur Unterstützung der geeigneten Wahl der Tomographie-Verfahren und zur Kontrastinterpretation. · Verifizierung der tomografischen Informationen mittels analytischer und metallografische Methoden. · Systematisierung der Komplementarität der verschiedenen Tomografie-Methoden und Nutzung neuer Entwicklungen in der Bildverarbeitung.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Förderungsmittel

  • Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)

Forschungsschwerpunkte

  • Quantum Physics and Quantum Technologies
  • Computational Science and Engineering
  • Information and Communication Technology
  • Materials and Matter

Schlagwörter

DeutschEnglisch
MaterialwissenschaftMaterials Science
Hierarchie der Materialinhomogenitäthierarchy of material inhomogeneity
3D-Charakterisierung3D-Characterisation

Externe Partner_innen

  • FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH