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Nicole Mensching
Charakterisierung metallischer Werkstoffe durch partikel-orientiertes Strahlen
Die im Rahmen dieser Arbeit vorgestellte Untersuchung von sphärischen Mikroproben (Durchmesser ≤ 1,0 mm) ermöglicht durch eine verkürzte Prozesskette aus Zertropfungs- und Charakterisierungsprozess quantitative Aussagen zu konventionellen Werkstoffeigenschaften bei deutlich reduziertem Ressourceneinsatz. Dadurch deckt sie den Bedarf einer schnellen Ermittlung konventioneller Werkstoffeigenschaften, welche eine Grundvoraussetzung zur Entwicklung anwendungsfalloptimierter Materialien ist.
Auf dem konventionellen Kugelstrahlen aufbauend, stellt das entwickelte partikel-orientierte Strahlen einen neuartigen Prozess dar, der das einzelne Partikel zum Hauptuntersuchungsgegenstand macht und dadurch die Beurteilung des elastisch-plastischen Materialverhaltens bei hohen Dehnraten ermöglicht. Die zur Realisierung dieses Verfahrens entwickelte Strahlanlage erlaubt es, ein Partikel von der Eingabe in den Prozess über den Aufprall auf einer gehärteten Prallplatte bis hin zu seiner Entnahme durchgängig zu verfolgen. Für die Materialcharakterisierung werden verschiedene werkstoffeigenschaftencharakterisierende Größen, wie z.B. die Geschwindigkeitsänderung oder die Verformung des Partikels infolge des Aufpralls, erhoben. Durch die Untersuchung einer Vielzahl an Eisen- und Nichteisenmetallen eines breiten, teils durch Wärmebehandlungsvariationen eingestellten, Eigenschaftsspektrums konnten verschiedene Zusammenhänge zu konventionell erhobenen Werkstoffeigenschaften ermittelt werden. Diese können perspektivisch im Rahmen der Entwicklung neuartiger Werkstoffe für eine material-, zeit- und kostenreduzierte Einordnung des Materialverhaltens bzw. zur Werkstoffcharakterisierung genutzt werden.
Auf dem konventionellen Kugelstrahlen aufbauend, stellt das entwickelte partikel-orientierte Strahlen einen neuartigen Prozess dar, der das einzelne Partikel zum Hauptuntersuchungsgegenstand macht und dadurch die Beurteilung des elastisch-plastischen Materialverhaltens bei hohen Dehnraten ermöglicht. Die zur Realisierung dieses Verfahrens entwickelte Strahlanlage erlaubt es, ein Partikel von der Eingabe in den Prozess über den Aufprall auf einer gehärteten Prallplatte bis hin zu seiner Entnahme durchgängig zu verfolgen. Für die Materialcharakterisierung werden verschiedene werkstoffeigenschaftencharakterisierende Größen, wie z.B. die Geschwindigkeitsänderung oder die Verformung des Partikels infolge des Aufpralls, erhoben. Durch die Untersuchung einer Vielzahl an Eisen- und Nichteisenmetallen eines breiten, teils durch Wärmebehandlungsvariationen eingestellten, Eigenschaftsspektrums konnten verschiedene Zusammenhänge zu konventionell erhobenen Werkstoffeigenschaften ermittelt werden. Diese können perspektivisch im Rahmen der Entwicklung neuartiger Werkstoffe für eine material-, zeit- und kostenreduzierte Einordnung des Materialverhaltens bzw. zur Werkstoffcharakterisierung genutzt werden.
Schlagwörter: Materialcharakterisierung; Plastische Deformation; Partikel-orientiertes Strahlen
Forschungsberichte aus dem Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. habil. Ekkard Brinksmeier, Bremen
Band 92
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