Neutronendiffraktion zur Prüfung polykrystalliner Werkstoffe

Die Werkstoffprüfung spielt eine wichtige Rolle in den verschiedensten Industriezweigen, da ein Verständnis für die Bindungs-, Leistungs- und Materialeigenschaften von Hybrid- und Verbundwerkstoffen unabdingbar ist. Das Institut für Kerphysik in der Tschechischen Republik hat eine neue, zerstörungsfreie Technik entwickelt, die bei der Prüfung komplexerer Materialeigenschaften gute Dienste leistet.

Es gibt eine ganze Reihe von Verfahren zur Werkstoffprüfung, die jeweils bestimmte industrielle Anforderungen erfüllen müssen und in Bereichen von der Qualitätssicherung und -prüfung bis hin zur Forschung und Entwicklung eingesetzt werden. Die Entwicklung aus Tschechien bietet vielfältige Standard-Prüffunktionen, ermöglicht aber darüber hinaus auch einige weitere Prüfungen, die bislang nicht durchgeführt werden konnten. Die Entwicklung steckt im Neutronendiffraktionsverfahren, mit dem sich zahlreiche Werkstoffeigenschaften – insbesondere von polykristallinen Materialien – untersuchen lassen.

Polykristalline Materialien sind deshalb so schwierig zu überwachen oder zu prüfen, weil die kristalline Struktur, die ihre Topographie ausmacht, eine schwankende Orientierung aufweist. Diese zufällig veränderliche Orientierung kann nicht selten zu Ungenauigkeiten während der Prüfverfahren führen und den Zeitbedarf für die Prüfung erheblich nach oben treiben. Außerdem arbeiten die meisten der gängigen Verfahren nicht zerstörungsfrei und erfordern thermische Behandlungen. Das hier vorgeschlagene neue System ermöglicht mikro- und makroskopische Prüfungen, die Analyse von Materialermüdung, den Nachweis von Verformungen und Materialbeanspruchungen in polykristallinen Materialien und vieles mehr. Es ist in der Lage, Materialbeanspruchungen und thermisch induzierte Festkörper-Phasenübergänge, Phasenzusammensetzungen und Wechselwirkungen zwischen einzelnen Legierungs-Teilphasen – beispielsweise bei Shape-Memory-Legierungen – zu erfassen. Diese Aufzählung erhebt natürlich keinen Anspruch auf Vollständigkeit, macht aber die Vielfalt der Anwendungen deutlich, in denen dieses Verfahren eingesetzt werden kann.

Unbeeinflusst von Faktoren wie z.B. plastischer Verformung lassen sich damit phasenspezifische Materialbeanspruchungen und Schweißeinflüsse analysieren. Auch die Fähigkeit, Deformationen unter der Materialoberfläche aufzuspüren, machen das Verfahren zu einer attraktiven Technologie. Das Verfahren ist schnell, zuverlässig und genau. Es ist auch für Bereiche der Werkstoffprüfung geeignet, in denen zerstörungsfreie Standardverfahren bislang nicht einsetzbar waren, und bietet sich daher für ein breites Spektrum von Prüfaktivitäten an. Industriezweige wie Luftfahrt, Automobiltechnik, Bauwesen und Maschinenbau dürften großes Interesse an dieser Anwendung zeigen, auch wenn sich die Technologie erst im Stadium des Labor-Prototypen befindet.

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