Großgerät findet Spannungen bei Material heraus

Der Lehrstuhl für Werkstofftechnik der Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik der Uni Rostock hat deshalb durch ein neues Forschungsgroßgerät sein Profil erweitert.

Durch ein Röntgendiffraktometer können wir den inneren Aufbau von Werkstoffen bestimmen“, sagt der Chef des Lehrstuhls, Professor Olaf Keßler (45. Das aus Mitteln des Konjunkturprogramms finanzierte Forschungs-Großgerät versetzt die Wissenschaftler in die Lage, Spannungen von Material, die man mit bloßem Auge nicht wahrnimmt, exakt zu messen. Die Röntgendiffraktometrie ist ein wichtiges Verfahren zur Materialuntersuchung.

Besonders gut lässt sich damit die Feinstruktur eines Bauteils untersuchen. Weitere Verfahren messen die Absorption der Röntgenstrahlung im Werkstoff. So kann genau Auskunft über die Grobstruktur gegeben werden.

Bei der Feinstrukturanalyse mittels Röntgendiffraktometrie lassen sich viele wichtige Informationen direkt über den kristallinen Aufbau von Werkstoffen bestimmen, so zum Beispiel über die Zusammensetzung der Phasen. So wird es möglich, die Eigenspannungen im Bauteil zu messen. Die Eigenspannungen sind elastische Verzerrungen des Kristallgitters ohne eine äußere Spannung an das Bauteil gelegt zu haben.

Die drei wichtigsten Anwendungsgebiete der Röntgendiffraktometrie sind die Phasenanalyse, die Messung von Eigenspannungen und die Texturbestimmung.

Doktorand Markus Dammer (27) bedient das computergesteuerte sensible Gerät an der Rostocker Uni. Exakt achtet der junge Mann darauf, dass alle geometrischen und physikalischen Voraussetzungen stimmen, damit bis auf ein tausendstel Grad genau gemessen wird. Der Wert dieses Verfahrens liegt in der wissenschaftlichen Untersuchung der Eigenschaften von bestimmten Materialien“, sagt Markus Dammer. Beispielsweise hat Blech in verschiedenen Richtungen verschiedene Eigenschaften. Im Labor werden röntgenographische Phasenanalysen sowie Eigenspannungsbestimmungen von metallischen Werkstoffen vorgenommen.

Die Eigenspannungsbestimmung eines Werkstoffes ermöglicht eine Charakterisierung der Eigenspannungszustände von wärmebehandelten, insbesondere abgeschreckten Proben und Bauteilen“, sagt Professor Keßler. Sein Team untersucht für die Deutsche Forschungsgemeinschaft beispielsweise, was passiert, wenn Werkstoffe eine Wärmebehandlung von 500 Grad Celsius erhalten und wie sie dadurch ihre Eigenschaften verändern, wenn sie wieder auf Raumtemperatur gebracht werden. Da liegt das know how“, sagt Professor Kessler. Die meisten Werkstoffe erhalten nach dem Erhitzen und einer raschen Abkühlung sehr gute Eigenschaften“. Die Mess-Ergebnisse liefern dann Daten für neue Werkstoffmodelle. Durch die röntgenographische Analyse bestehe die Chance, die besten Eigenschaften für Werkstoffe zu erhalten. Durch das Forschungsgerät sind wir jetzt in der Lage, die genaue Materialstruktur zu erkennen“, betont der Professor. Beispielsweise könne man herausfinden, welche Temperatur bei der Abkühlung der erhitzten Werkstoffe optimal für ihre Eigenschaften sei.

Durch das Röntgendiffraktometer sind wir in der Lage, neue Forschungsprojekte zu bearbeiten“, sagt Professor Keßler. Wir haben gute Leute und gute Ideen“. Der Lehrstuhl für Werkstofftechnik will sich langfristig in zwei Richtungen entwickeln, den Leichtbau und der Medizintechnik. Da bahnen sich Kooperationen mit der Industrie an“, blickt Professor Keßler voraus.

Dr. Ulrich Vetter
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