Röntgendiffraktion mit Synchrotronstrahlung

Methoden

Bild Instrumente Und Methoden Wpd

Die folgenden Instrumente stehen zur Verfügung:

• HEMS – High-Energy Materials Science Beamline (P07):

zur Untersuchung von Eigenspannungen, Texturen, Phasen und Nanostrukturen

Kontakt: Dr. Norbert Schell

E-Mail Kontakt

• HEMS Grain Mapper:

zur Untersuchung der Kornstruktur von Werkstoffen

Kontakt: Dr. Torben Fischer

E-Mail Kontakt

• HARWI – High-Energy Materials Science Beamline mit weißem Strahl (P61.1, ab 2019):

zur ortsaufgelösten Untersuchung z.B. von oberflächennahen Eigenspannungen und Phasen

Kontakt: Dr. Thomas Lippmann

E-Mail Kontakt

• RÖDI – Labor-Röntgendiffraktometer:

zur Untersuchung von Eigenspannungen, Texturen und Phasen an der Oberfläche

Kontakt: Dr. Dieter Lott

E-Mail Kontakt

• NanoStar – Labor-Röntgenkleinwinkelstreuanlage:

zur Untersuchung von Nanostrukturen wie z.B. Ausscheidungen

Kontakt: Dr. Dieter Lott

E-Mail Kontakt

Die wichtigsten Methoden:

• Diffraktion – Phasenanalyse

Zur quantitativen Bestimmung der Phasenzusammensetzung eines Materials.

Wpd - Gestapelte Diffraktogramme

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., Metall. Mater. Trans. A (2016) DOI: 10.1007/s11661-016-3726-x

• Diffraktion – Eigenspannungsanalyse

Zur Bestimmung von Eigenspannungen im Innern von Werkstoffen und Bauteilen.

Wpd - Laser Shock Peening

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.

• Diffraktion – Texturanalyse

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

Wpd - Lasergeschweißte Bleche

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.

• Diffraktion – Grain Mapping

3DXRD zur Bestimmung von Lage, Orientierung und inneren Dehnungen aller Körner in einem Meßvolumen.

Wpd - Martensitbildung

Das Beispiel zeigt die Martensitbildung beim Abkühlen einer austenitischen Fe-Cr-Ni-Legierung. Die Einzelkorn-Daten zeigen, daß Stapelfehler als Vorläufer des Martensits auftauchen. Das Bild zeigt ein Diffraktionsbild mit einzelnen Beugungs-Peaks (a) und ein Peakprofil mit einem Fit (b).

Y. Tian et al., Scripta Mater. 136 (2017) 124–127.

• Diffraktion – Energie-dispersiv

Zur Bestimmung von Phasen, Eigenspannungen und Texturen mit Orts- und Zeitauflösung in einem festen Meßvolumen (ab 2019).

• Röntgen-Kleinwinkelstreuung (SAXS)

Zur Analyse von Nanostrukturen wie z.B. Ausscheidungen.

Wpd - Saxs-signal Und Tem-bild

Intermetallische TiAl –Legierungen der jüngsten Generation haben das Potential, in modernen hoch performanten Verbrennungsmotoren eingesetzt zu werden. Das Hinzufügen von Kohlenstoff zu diesen Legierungen kann die Eigenschaften unter Einsatzbedingungen weiter verbessern, indem die Lösungshärtung oder die Karbidbildung genutzt werden. Die thermische Stabilität der Karbid-Ausscheidungen muß unter Einsatzbedingungen getestet werden. Das Bild zeigt ein SAXS-Signal von Karbiden (links) und ein TEM-Bild von Karbiden in der lamellaren Mikrostruktur (rechts).

E. Schwaighofer et al., Acta Mater. 77 (2014) 360–369.