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Vortrag

Metallographie auf atomarer Ebene - von Atomsondentomographie über Widerstandsmessung hin zu einer multiskaligen Partikelanalyse

Mittwoch (16.09.2020)
13:30 - 13:50 Uhr Metallographie

Das Gefüge ist maßgeblich für die mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffs verantwortlich. Die Skala reicht dabei von makroskopischen Gefügeinhomogenitäten über die Korngrenzenstruktur bis hinunter in den Bereich nur weniger nanometergroßer Ausscheidungen, Cluster und Segregationen. Insbesondere hängen z.B. die Korngröße, die Mischkristallzusammensetzung und der Ausscheidungszustand eng miteinander zusammen, sodass für ein ganzheitliches Verständnis eines Werkstoffs ein skalenübergreifender Charakterisierungsansatz notwendig ist. Während metallographische Verfahren etabliert sind und eine statistische Auswertung der Korngrößen ermöglichen, liefern hochauflösende Methoden wie die Atomsondentomographie (APT) eine Aussage über die Zusammensetzung von Ausscheidungen oder den Anteil gelöster Elemente in einem sehr kleinen Volumenelement.

In diesem Beitrag demonstrieren wir am Beispiel eines Niob-mikrolegierten Stahls, wie der Ausscheidungszustand makroskopisch über eine elektrische Widerstandsmessung verfolgt werden kann, während mit Hilfe der APT die Menge gelöster Legierungselemente atomar-präzise bestimmt wird. Gleichzeitig ermöglicht die APT die Untersuchung gebildeter Ausscheidungen während unterschiedlicher Herstellungsschritte und lässt damit Rückschlüsse auf das makroskopische Gefüge sowie die mechanischen Eigenschaften zu.

Um die statistische Aussagekraft von APT-Messungen an Ausscheidungen zu erhöhen, stellen wir zudem neue Methoden vor, bei der die gemessene Ausscheidungsdichte signifikant erhöht werden kann. Dazu werden mithilfe metallographischen Ätzens Ausscheidungen und die Orte bevorzugter Entstehung zunächst identifiziert und charakterisiert. Ein anschließendes Wiedereinbetten dieser Partikel erlaubt schließlich die zielgerichtete APT-Analyse einzelner Ausscheidungen oder Ausscheidungscluster und darüber hinaus eine Korrelation mit dem Entstehungsort innerhalb des Gefüges.

Wir zeigen am Beispiel Nb-Ti-mikrolegierten HSLA-Stahls, dass durch die vorgestellte Methodik der komplexe Ausscheidungsstatus eines Werkstoffs besser erfasst wird, was für einen noch gezielteren und exakt abgestimmten Legierungseinsatz in der Stahlherstellung unerlässlich ist.

 

Sprecher/Referent:
Johannes Webel
Universität des Saarlandes
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Dominik Britz
    Universität des Saarlandes
  • Prof. Dr. Frank Mücklich
    Universität des Saarlandes