Entwicklung einer Mess- und Auswertestrategie zur Ermittlung der Ortsraumeigenspannungsverteilung oij(z) in randzonenbearbeiteten Werkstoffen mit Beugungsverfahren

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Genzel; Professor Dr.-Ing. Berthold Scholtes
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5455002

Die Herstellung und Beanspruchung metallischer oder keramischer Bauteile ist in der Regel mit der Entwicklung langreichweitiger mehrachsiger Eigenspannungsverteilungen verbunden. Ihre korrekte quantitative Erfassung ist von großer Bedeutung für die Bewertung von Beanspruchbarkeit, Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Das gemeinsam bearbeitete Forschungsvorhaben hat das Ziel, oberflächennahe Eigenspannungsverteilungen in polykristallinen Werkstoffen mit röntgendiffraktometrischen Verfahren als direkte Funktion des Randabstandes z und mit hoher Ortsauflösung quantitativ zu ermitteln. Dazu wurden in der bisherigen Projektlaufzeit zunächst wohldefinierte Probenzustände mit jeweils spezifischen randnahen Eigenspannungsverteilungen hergestellt und charakterisiert. Zur zerstörungsfreien Ermittlung der Eigenspannungstiefenverläufe werden unter Verwendung konventioneller Laborröntgenquellen und Synchrotronröntgenstrahlung an den beiden kooperierenden Instituten unterschiedliche Strategien verfolgt und vergleichend bewertet: Während an der Universität Kassel mithilfe der winkeldispersiven Beugung und speziell entwickelter Gitterblenden der oberflächennahe Bereich bis in eine Tiefe von ca. 20 μm erfasst wird, setzt die Berliner Arbeitsgruppe hochenergetische Synchrotronstrahlung unter Anwendung einer energiedispersiven Methode ein und erfasst damit Zustände bis in ca. 100 μm Tiefe. Wie der beiliegende Bericht zeigt, konnten die Grundlagen der verwendeten Verfahren erfolgreich erarbeitet und experimentell umgesetzt werden. Durch die enge Verzahnung der in beiden Arbeitsgruppen durchgeführten Arbeiten gelang es, die spezifischen Grenzen der jeweiligen Verfahren einengend zu beschreiben. Die jetzt geplanten abschließenden Arbeiten haben das Ziel, die Untersuchungen auf komplexere Gefüge- und Eigenspannungszustände auszudehnen sowie spezifische theoretische bzw. experimentelle Probleme zu lösen, die im Laufe der bisherigen Projektphase aufgetreten sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen