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Materialfehler mit Hilfe der Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse entdecken

11.05.1999 - (idw) Technische Universität Clausthal

Dr.-Ing. Armin Fischer hat eine neuartige, in Clausthal entwickelte Röntgenrasterapparatur weiter entwickelt, so daß nun auch die Kristalltextur in kleinen definierten Bereichen bestimmt werden kann. Damit können auch höchste Anforderungen an das Eigenschaftsprofil eines Werkstoffs überprüft werden.


Überreichung der Schiebold Gedenkmünze 1999 an Dr.-Ing. Armin Fischer durch Professor Dr.-Ing. D. Schnitger, Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP). Die Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung verlieh am 10. Mai anläßlich ihrer Jahrestagung in Celle die Schiebold Gedenkmünze 1999 an Dr.-Ing. Armin Helmut Fischer. Dr.-Ing. Fischer wurde für seine bei Professor Dr. Robert Schwarzer in der Forschergruppe Textur und Anisotropie kristalliner Stoffe der TU Clausthal angefertigten Dissertation zur "Ortsaufgelösten Polfigurmessung, Texturkartographie und Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse" ausgezeichnet.

Bis vor wenigen Jahren konzentrierte die Texturanalyse sich auf die Ermittlung der Orientierungsdichteverteilung (ODF) der Kristallite. Sie ist dann ein statistischer Mittelwert großer, das gesamte Werkstück repräsentierender Probenbereiche. Heute rückt zunehmend die lokale Kristalltextur in kleinen definierten Bereichen in den Mittelpunkt des Interesses, weil wichtige Materialeigenschaften von der Kristallorientierung abhängig sind. Technisch möglich ist es heute, die (globale) Textur so zu optimieren, daß kritische Eigenschaftswerte an das Anwendungsprofil des Werkstückes angepaßt werden. Je höher aber die Anforderungen an den Werkstoff sind, desto wichtiger werden örtliche Schwankungen um den makroskopischen Mittelwert. Viele Herstellungsprozesse der industriellen Technik führen gerade selbst zu inhomogenen Kristalltexturen. Dazu zählt insbesondere das Gießen, die Umformung (Kalt- und Warmwalzen, Tiefziehen, Prägen) Schweißen und Oberflächenbeschichten. Die so durch die Bearbeitungsverfahren entstandenden Eigenspannungen im Material spiegeln sich auch in der lokalen Textur wider, diese sind mithin ein zentrales Indiz, die Güte eines Werkstückes im Vorhinein zu beurteilen.

Um den für die Technik besonders wichtigen Zwischenbereich von einigen Mikrometer bis Millimeter abzudecken, wurde eine neuartige, in Clausthal entwickelte Röntgenrasterapparatur zur Kartographie der lokalen Kristalltextur von Dr.-Ing. Fischer weiter ausgebaut. Sie beruht auf der energiedispersiven (ED) Beugung. Als Grundgerät stand eine kommerzielle Röntgenanlage mit schrittmotorgesteuerter Eulerwiege und Probentisch sowie ED Spektrometer zur Verfügung. Für den Betrieb der Anlage mußten die erforderlichen Steuer- und Auswerteprogramme von Herrn Fischer selbst entwickelt werden. Dr.-Ing. Fischer hat ein voll funktionsfähiges System aufgebaut, das folgende Möglichkeiten aufweist:

· Flexible Möglichkeiten zur Polfigurmessung durch ein frei wählbares Meßraster auf der Lagekugel. Neben dem bisher üblichen "equal step" wurde auch der "equal area" Scan realisiert, der zu einer deutlichen Verkürzung der Meßzeit führt

· Polfigurmessung mittels konventionellem Proportionalzählrohr oder energiedispersiv. Die ED Intensitätsmessung mit einem peltiergekühlten Detektor ermöglicht im Vergleich zur konventionellen Zählrohrmessung unter Verwendung monochromatischer Strahlung neben einer erheblichen Reduzierung der Meßzeit auch die Entfaltung sich überlappender Peaks mittels Profilanalyse.

· Messung der lokalen Gitterdehnung und Aufnahme von Verteilungsbildern der Gitterdehnung mittels ED Beugung und Peakverschiebungs- sowie Peakprofilanalyse. Mit diesem Verfahren kann nun die Verteilung von Gitterdehnungen (d.h. der Komponente der Eigenspannungen in Richtung des Beugungsvektors) im Werkstück mit hoher Ortsauflösung sichtbar gemacht werden. Diese Entwicklung erfolgte etwa zeitgleich, aber unabhängig zu einer Arbeitsgruppe in den USA (IBM/Brookhaven), welcher Synchrotronstrahlung zur Verfügung steht.

· Messung von lokalen Polfiguren mit hoher Ortsauflösung durch Kombination der Polfigurmessung mit der Probenrasterung bei Verwenden einer kleineren Kollimatorblende.

Weitere Informationen:

Dr. Armin Fischer, Zuverlässigkeitsingenieur für Metallisierungen, Infineon Technologies , HL ZUV MET, Otto-Hahn-Ring 6, D-81739 München, Tel. 0 89 234 40182, Fax 0 89 234 45822, E-Mail: armin.fischer@infineon.com,

Professor Dr. Robert Schwarzer, Physikalisches Institut der TU Clasthal, Großer Bruch 23, AG Textur, Tel. 05323 72 2130, -2244 Fax: /72-2340, E-Mail: schwarzer@tu-clausthal.de
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