Metallphysik

Techniken und Ausstattung

Gerät
Kenndaten
Rasterelektronenmikroskop LEO Gemini 1530
ausgestattet mit EBSD, EDX, WDX
Rasterelektronenmikroskop Zeiss DSM 962
ausgestattet mit EDX
Transmissionselektronenmikroskop Philips CM200
200 kV, ausgestattet mit EDX
Transmissionselektronenmikroskop FEI Titan 80-300
300 kV, FEG, Cs-Korrektor, EFTEM/EELS, EDX
dynamisches Hoch-Temperatur-Kalorimeter Netzsch DSC404 Pegasus
DSC und spez. Wärme bis 1650 °C
Bähr Thermoanalyse
Diffraktometrieumgebung mit Dilatometer, DSC und Umformeinheit
Leeco Analysesystem
Bestimmung von O2, C, N2 und H2-Gehalt
Pulververdüsungsanlage
PIGA und EIGA Verdüsung
DS-Einheit, Fa. Linn
Gerichtete Erstarrung von TiAl-, Titan- und anderen metallischen Werkstoffen
Labor-Kaltwand-Lichtbogenofen, Fa. Bühler
Erschmelzen von Versuchslegierungen bis 100 g
Umformsimulator DSI Gleeble 3500/3800
Zug, Druck, Torsion, bis 1350 °C
Prüfmaschinen
mechanische Prüfung bis 1000°C, Kriechversuche

Für die Charakterisierung von Gefüge, Konstitution und Defektstrukturen metallischer Legierungen stehen uns zwei mit verschiedenen Analysemethoden (Orientierungsmikroskopie EBSD, energiedispersiver und wellenlängedispersiver Röntgenanalyse - EDX und WDX) ausgestattete Rasterelektronenmikroskope (REM) sowie zwei Transmissionselektronenmikroskope (TEM) zur Verfügung.

TEM FEI TITAN 80-300 mit Cs-korrigiertem Linsensystem

Mit dem Transmissionselektronenmikroskop FEI TITAN 80-300, das über eine abberationskorrigierte Optik verfügt, werden Untersuchungen mit atomarer Auflösung durchgeführt.
Für die Untersuchung von Legierungskonstitution und Phasenumwandlungen kann ein dynamisches Hoch-Temperatur-Kalorimeter eingesetzt werden. Zusätzlich führen wir Diffraktionsexperimente an den Beamlines des Helmholtzzentrums Geesthacht am DESY Synchrotron in Hamburg durch. Hierbei wird eine in-situ Probenumgebung FlexiTherm zur Untersuchung von Proben im Bereich zwischen Raumtemperatur und 1500 °C eingesetzt. In ihr können Experimente mit Aufheizraten von 2000 K/s und Abkühlraten von 4000 K/s durchgeführt werden. Parallel zu den Beugungsexperimenten kann die Längenänderung der Probe dilatometrisch bestimmt werden oder die aufgenommene bzw. die abgegeben Wärmemenge mit DSC (differential scanning calorymetry) erfasst werden.

Induktive Heizung und glühende TiAl-Probe in der in-situ Probenumgebung FlexiTherm

Zur mechanischen Charakterisierung von metallischen und intermetallischen Werkstoffen setzen wir drei Prüfmaschinen ein, die für die mechanische Prüfung bis zu 1000 °C ausgestattet sind, sowie sechs Versuchsstände für Kriechversuche.
Die Abteilung betreibt eine Pulververdüsungsanlage zur Herstellung von argonverdüsten Legierungspulvern auf TiAl- und Titanbasis. Diese Anlage kann mit zwei Techniken betrieben werden:

Die Abteilung betreibt eine Pulververdüsungsanlage zur Herstellung von argonverdüsten Legierungspulvern auf TiAl- und Titanbasis. Diese Anlage kann mit zwei Techniken betrieben werden:
PIGA -Plasma Melting Induction Guiding Gas Atomization- eine keramikfreie Kaltwandtiegeltechnik, bei der aus einem Schmelzbad heraus verdüst wird

EIGA -Electrode Induction Melting Gas Atomization- eine keramik- und tiegelfreie Technik, bei der eine vorlegierte Stange abgeschmolzen und die abfließende Schmelze zerstäubt wird.

Das Pulver beider Techniken ist weitestgehend sphärisch und von hoher Reinheit. Mit beiden Techniken können Pulvermengen von minimal ca. 3kg bis hin zu 100kg hergestellt werden. In einem Handschuhboxensystem wird das Pulver unter Argon Gas weiterverarbeitet: Proben teilen, Größenfraktionen absieben, Kapseln befüllen.

Erstarrungseinheit zur gerichteten Erstarrung nach dem Bridgmanprinzip

Erstarrungseinheit zur gerichteten Erstarrung nach dem Bridgmanprinzip

Mit einer Erstarrungseinheit der Firma Linn können gerichtet erstarrte Proben von TiAl-Legierungen und anderen Legierungssystemen mit Längen von 20 cm und Durchmessern von 11 mm hergestellt werden. Zur Herstellung von Kleinmengen bis zu 100 g von Versuchslegierungen dient ein Labor-Kaltwand-Lichtbogenofen. Das erlaubt eine schnelle Ermittlung des Einflusses von Legierungszusätzen auf die Konstitution. In einem Umformsimulator unterziehen wir Proben komplexen Umformvorgängen (z. B. durch Zug, Druck, Torsion), um den Einfluss der Verformungsbedingungen auf das Umformvermögen und die aus dem Umformen resultierende Mikrostruktur zu untersuchen.