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Oral-Poster-Präsentation

Metallographische Präparation der Wolframschwerlegierung 97W-2Ni-1Fe für Untersuchungen mittels Elektronenrückstreubeugung am Rasterelektronenmikroskop

Mittwoch (16.09.2020)
17:42 - 17:46 Uhr Metallographie

In diesem Beitrag werden Untersuchungen zur Herstellung einer möglichst relief- und deformationsfreien Oberfläche von Wolframschwerlegierungen vorgestellt. Die metallographisch präparierten Proben bestehen aus relativ harten, spröden einkristallinen Wolframkörnern in einer vergleichsweise weichen duktilen Fe-Ni-Matrix mit der Massenzusammensetzung von 97W – 2Ni – 1Fe. Hergestellt wird dieses Verbundmaterial durch isostatisches Pressen und Flüssigphasen-Sintern einer Mischung von W-, Ni- und Fe-Pulvern. In diesem Experiment wurden HPM1850 Proben der Firma HC Starck mit einer Dichte von 18,5g/cm³ verwendet. Diese Dichte kann nur erreicht werden indem W-Pulver verschiedener Korngrößen gemischt werden. Die verschiedenen Härten der in dem Material enthaltenen Metalle (W, Fe-Ni) beeinflussen die Geschwindigkeit des Abtrages beim Schleifen und Polieren stark. Darüber hinaus werden beim Endpolieren (Oxidpolieren) die Wolframkörner abhängig von ihrer Kristallorientierung unterschiedlich schnell abgetragen und somit eine Reliefbildung begünstigt. Es wurden systematisch verschiedene Polierzeiten, Poliermaterialien und Anpressdrücke getestet, um möglichst die reliefärmste Präparationsmethode für dieses Material herauszufinden. Die Höhenunterschiede zwischen den Wolframkörnern und der Fe-Ni Matrix wurden nach den einzelnen Präparationsschritten mit einem konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop ausgemessen. Die Kontrolle über die Beschaffenheit der Oberfläche und über die Entfernung der Deformationsschicht wurde mit Lichtmikroskopie sowie Rasterelektronenmikroskopie (REM) durchgeführt. Die Untersuchungen zeigten, dass ein Schleifen bis Körnung P2500 und anschließendes Läppen dem Schleifen bis Körnung P4000 vorzuziehen ist, da beim Läppen der Höhenunterschied zwischen Wolfram und Matrix unter 0,2 µm liegt. Die beste Oberflächenbeschaffenheit mit dem geringsten Höhenunterschied zwischen Wolfram und Matrix beim Polieren wurde durch Polieren mit 1µm Diamantsuspension auf einer mittelharten Scheibe für 60 min. erzielt. Die Endpolitur erfolgte durch Oxidpolieren mit OPU. Um die Deformationszone auf den Wolframkörnern durch Oxidpolieren zu entfernen, musste mehr als 60 Minuten poliert werden. Nach dem Endpolieren zeigen die einkristallinen Wolframkörner im Rückstreuelektronenbild im REM jeweils eine einheitliche Graustufe, dies sowie die anschließend durchgeführten Untersuchungen mittels EBSD, sind die Bestätigung dafür, dass die Deformationszone entfernt wurde.

Sprecher/Referent:
Katja Hunger
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Rudolf Neu
    Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
  • Dr. Martin Balden
    Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
  • Dr. Hans Maier
    Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
  • Stefan Elgeti
    Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
  • Karsten Schlüter
    Max-Planck-Institut für Plasmaphysik