Echt-Zeit Laue-Kamera System zur Orientierungsbestimmung von Einkristallen
Final Report Abstract
Die Laue Rückstreu-Kamera wird zur kristallografischen Orientierung von metallischen Einkristallen eingesetzt. Denn Einkristalle weisen naturgemäß eine starke Anisotropie auf, die sich z. B. in der ausgeprägten Richtungsabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften widerspiegelt. Insbesondere im Rahmen des SFB/TR 103 werden technische Einkristalle aus Nickelbasis- Superlegierungen für den Turbinenbau untersucht. Dabei steht die Verbesserung des Kriechverhaltens bei hoher Temperatur zwecks Steigerung des Wirkungsgrads der Aggregate im Vordergrund. Für die dazu notwendigen Kriechexperimente werden präzise orientierte Proben benötigt, da schon kleine Abweichungen von der Sollorientierung zu einem gänzlich anderem Verformungsverhalten führen. Hier leistet das Lauesystem als zentrale Komponente der Probenfertigung wertvolle Dienste. Das Probenmaterial wird zunächst auf einem Goniometer befestigt und einorientiert. Der ganze Goniometerkopf wird anschließend definiert in eine Funkenerosionsmaschine eingebaut, so dass die Probe dort wie gewünscht kristallografisch orientiert heraus erodiert werden kann. Vor dem mechanischen Test wird die tatsächliche Orientierung der Probe mit der Laue-Kamera noch einmal überprüft. Durch die Echtzeitfähigkeit kann mit diesem Verfahren der erforderliche Probendurchsatz erreicht werden. Weiterhin dient die Anlage zur Orientierungsbestimmung von Impfkristallen für die Herstellung stabförmiger Einkristalle nach dem modifizierten Bridgman-Verfahren. Durch die eigene Herstellung von Einkristallen ist es möglich, den Einfluss von Legierungselementen auf die Hochtemperaturfestigkeit gezielt zu untersuchen, ohne sich auf kommerzielle Legierungen beschränken zu müssen. Eine weitere Anwendung besteht in der kristallographischen Orientierung von Gold-Einkristallen. Diese werden wegen der gut definierten Eigenschaften zur Validierung mikromechanischer Versuche benötigt. Z. B. wurden miniaturisierte Scherproben mit fokussiertem Ionenstrahl hergestellt und in einem Nanoindenter belastet, um die elementaren Verformungsprozesse zu studieren. Schließlich dient das Gerät zur Qualitätssicherung kommerzieller einkristalliner Platten aus Nickelbasis- Superlegierung. Hiermit kann schnell überprüft werden, ob Kleinwinkelkorngrenzen vorliegen. Dazu wird die Probe eine einigen Stellen elektropoliert und anschließend die lokalen Beugungsreflexe verglichen.
Publications
- High-temperature and low-stress creep anisotropy of single-crystal superalloys. Acta Mat. 61 (2013) pp. 2926-2943
L. Agudo Jácome, P. Nörtershäuser, J-K. Heyer, A. Lahni, J. Frenzel, A. Dlouhy, C. Somsen, G. Eggeler
(See online at https://doi.org/10.1016/j.actamat.2013.01.052) - Microshear deformation of gold single crystals. Acta Mat. 62 (2014) pp. 225-238
J.-K. Heyer, S. Brinckmann, J. Pfetzing-Micklich, G. Eggeler
(See online at https://doi.org/10.1016/j.actamat.2013.10.002) - On the nature of γ' phase cutting and its effect on high temperature and low stress creep anisotropy of Ni-base single crystal superalloys. Acta Mat. 69 (2014) 246-264
L. Agudo Jácome, P. Nörtershäuser, C. Somsen, A. Dlouhy, G. Eggeler
(See online at https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.01.021) - Advanced Scale Bridging Microstructure Analysis of Single Crystal Ni-Base Superalloys. Advanced Engineering Materials 2015, 17, No. 2, pp. 216-230
A. B. Parsa, Ph. Wollgramm, H. Buck, Ch. Somsen, A. Kostka, I. Povstugar, P. Choi, D. Raabe, A. Dlouhy, J. Müller, E. Spiecker, K. Demtröder, J. Schreuer, K. Neuking, G. Eggeler
(See online at https://doi.org/10.1002/adem.201400136) - Influence of microstructure on macroscopic elastic properties and thermal expansion of nickel-base superalloys ERBO/1 and LEK94. Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 2015, 46, No. 6, pp. 563-576
K. Demtröder, G. Eggeler, J. Schreuer
(See online at https://doi.org/10.1002/mawe.201500406|) - Ledges and grooves at γ/γ' interfaces of single crystal superalloys. Acta Materialia 90 (2015) pp. 105-117
A.B. Parsa, P. Wollgramm, H. Buck, A. Kostka, C. Somsen, A. Dlouhy, G. Eggeler
(See online at https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.02.005) - On the role of Re in the stress and temperature dependence of creep of Ni-base single crystal superalloys. Materials Science & Engineering A 628 (2015) pp. 382-395
P.Wollgramm, H.Buck, K.Neuking, A.B.Parsa, S.Schuwalow, J.Rogal, R.Drautz, G.Eggeler
(See online at https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.01.010) - Assessment of strain hardening in copper single crystals using in-situ SEM microshear experiments. Acta Materialia, 113 (2016) pp. 320-334
N. Wieczorek, G. Laplanche, J.-K. Heyer, A.B. Parsa, J. Pfetzing-Micklich, G. Eggeler
(See online at https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.04.055) - Double minimum creep of single crystal Ni-base superalloys. Acta Mater. 112 (2016) pp. 242-260
X. Wu, P. Wollgramm, C. Somsen, A. Dlouhy, A. Kostka, G. Eggeler
(See online at https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.04.012) - The effect of stress, temperature and loading direction on the creep behavior of Ni-base single crystal superalloy miniature tensile specimens
P. Wollgramm, D. Bürger, A.B. Parsa, K. Neuking, G. Eggeler
(See online at https://doi.org/10.1080 / 09603409.2016.1186414)
