Methoden

Zur quantitativen Bestimmung der Phasenzusammensetzung eines Materials.

Das Beispiel trägt zur Entwicklung von Laserschweißen als Fügemethode für TiAl-Legierungen bei. Das Bild zeigt gestapelte Diffraktogramme, die während eines in-situ Laser-Schweiß-Experiments gemessen wurden. Schmelzen (stage 2), Erstarrung (stage 4) und Phasenübergänge (stage 5) in einer TiAl-Legierung konnten mit einer Zeitauflösung von 100 ms beobachtet werden.

J. Liu et al., Met. Mat. Trans. A 47 (2016) 5761–5770, https://doi.org/10.1007/s11661-016-3726-x

Zur Bestimmung von Eigenspannungen im Innern von Werkstoffen und Bauteilen.

Das Beispiel ist aus dem Bereich Laser Shock Peening (LSP) von Al-Legierungen. LSP ist eine Oberflächen-Behandlungsmethode, die Ermüdungseigenschaften verbessern kann. Das Bild zeigt die Verteilung von Eigenspannungen in einer CT-Probe mit einer LSP-Behandlung in dem durch die gestrichelten Linien markierten Bereich.

N. Kashaev et al., Intern. J. Fatigue 98 (2017) 223–233, http://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2017.01.042

Zur Bestimmung der kristallographischen Textur der in einem Werkstoffen vorhandenen Phasen.

Die kristallographische Textur eines Materials kann einen großen Einfluß auf die Anisotropie der mechanischen Eigenschaften haben. Sie hat ebenso einen Einfluß auf die Eigenspannungsverteilung, die wiederum die Ermüdungseigenschaften einer Schweißnaht beeinflussen. Dieser Einfluß wurde in Laser-geschweißten Blechen einer Ti-Legierung untersucht. Das Bild zeigt wie Proben mit verschiedener Orientierung bezüglich der Schweißnaht genommen wurde.

E. Maawad et al., Materials & Design 101 (2016) 137–145, https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.03.148

Zur Bestimmung von Phasen, Eigenspannungen und Texturen mit Orts- und Zeitauflösung in einem festen Meßvolumen (seit 2021).


Der thermische Verlauf während des Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ist komplex, da ein einzelner Bereich wiederholt erhitzt und abgekühlt wird, bis der Prozess abgeschlossen ist. Diese Temperaturentwicklung führt zur Bildung von Spannungen entlang der Bauteilhöhe, die die Formtoleranz, die mechanischen Eigenschaften usw. beeinflussen. In diesem Beispiel wurde die Auswirkung der Bauteilhöhe auf die Endspannungen untersucht, was zu der Beobachtung führte, dass ein Spannungsgradient an der Unter- und Oberseite der Wand vorhanden ist, der unabhängig von der Bauteilhöhe ähnliche Dimensionen aufweist.

a) 2000 series Al alloy wall produced with Wire Arc Additive Manufacturing. The dashed line indicates the region where the curves were measured, dimensions in cm. b) Stress distribution measured. (Figure adapted from original publication.)

T. Klein, P. Spoerk-Erdely, C. Schneider-Broeskamp et al., Metall Mater Trans A 55, 736–744 (2024), http://dx.doi.org/10.1007/s11661-023-07279-3

Zur Analyse von Nanostrukturen wie z.B. Ausscheidungen.

Additive Fertigung von Ni-Basis-Superlegierungen eröffnet neue Möglichkeiten, bringt aber auch Prozessprobleme mit sich, die ein tiefes Verständnis der Bildung und Auflösung von g‘-Ausscheidungen erfordert. Mittels SAXS lassen sich Größenverteilungen und Volumenbruchteile von Ausscheidungen im Größenbereich 1...100 nm mit hoher Sensitivität bestimmen. Das Bild zeigt das SAXS-Signal bei 1300 °C ohne und bei 1100°C mit härtenden Ausscheidungen. Die Messung wurde an der P07 in-situ während des SLM-Prozesses mit einer Zeitauflösung von 1 s gemacht.

B. Wahlmann et al., Acta Mater. 180 (2021) 84–96, https://doi.org/10.1002/adem.202100112