Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Aufklärung von Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen
© Achim Käflein / Fraunhofer IWM
Mikrostruktur und Eigenspannungen
Wir untersuchen den Einfluss von Herstellungsverfahren und Betriebsbeanspruchungen auf die Mikrostruktur und den Eigenspannungszustand von Werkstoffen und Bauteilen. Besonderer Schwerpunkt ist die Aufklärung kombinatorischer Degradationsmechanismen der Hochtemperaturkorrosion, Spannungsrisskorrosion und der Wasserstoffversprödung. Dafür kommen experimentelle Methoden, beispielsweise Permeationsprüfungen bei überlagerter mechanischer Belastung, und numerische Methoden, beispielsweise die Simulation der Gefüge- und Eigenspannungsausbildung zum Einsatz. Damit wird die Basis für eine zielsichere Werkstoffauswahl, die Optimierung von Werkstoff und Prozesskette und die Vorhersage des Betriebsverhaltens geschaffen.
Leistungen
- Analyse und Bewertung der herstellungs- und beanspruchungsbedingten Mikrostruktur von Werkstoffen
- Thermodynamische Simulation der Gefügeausbildung während der Produktion und im Einsatz
- Aufklärung von Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen
- Experimentelle Ermittlung, Simulation und Bewertung von Eigenspannungen in Bauteilen
- Charakterisierung von Werkstoffen in Kontakt mit Wasserstoff und Analyse von Degradationsmechanismen
Auslöser für die Zusammenarbeit
- »Auffälligkeiten« in der Produktion, im Testbetrieb oder im Einsatz (z.B. Festigkeitsminderungen, Rissbildung, Korrosion, Oberflächendefekte)
- Schadensfälle
- Die Absicherung der Einhaltung von Normen oder Spezifikationen bei Werkstoffen und Bauteilen
- Die Aufklärung von Eigenschaftsveränderungen im Betrieb durch externe Einflüsse (thermisch, mechanisch, chemisch oder gekoppelt)
- Fragen der Qualitätssicherung bei der Umstellung von Produktionsprozessen
- Die Bewertung neuer Werkstoffe hinsichtlich Herstellbarkeit, Korrosion, Langzeitstabilität, Festigkeit, Maßhaltigkeit
- Die gezielte Erzeugung günstiger Eigenschaften in der Fertigung
- Der Bedarf an Inputdaten für Werkstoffsimulationen
- Bedarf an quantitativen Auswertungen von Werkstoffen (z.B. Porenanteil, Phasenanteile, Gefügemorphologie, Textur, Werkstoffgradienten)
- Aufschluss zu quantitativen Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen
Beispiele
- Entscheidungsgrundlagen für den Einsatz von (Ersatz-)Werkstoffen
- Ansätze zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von eingesetzten Werkstoffen (z.B. durch Vorbehandlung, Wärmebehandlung, Beschichtung, etc.)
- Vorgaben zur Verbesserung von Fertigungsschritten (Schweißen, Oberflächenbehandlung, Wärmebehandlung)
- Vorschläge zur Bauteiloptimierung
- Schadensursachen und Schadensgutachten
Es lohnt sich, mit uns Kontakt aufzunehmen
- Unser langjährig erfahrenes Personal erarbeitet wirtschaftlich und effektiv Analyse- und Forschungsergebnisse für eine abgesicherte Entscheidungsgrundlage bei unseren Auftraggebern
- Unsere Kompetenz der Werkstoffmikrostruktur, der Schädigungsmechanismen in Werkstoffen und Bauteilen sowie der Eigenspannungen erlaubt eine ganzheitliche Betrachtung der Problemstellungen und führt zu nachhaltigen Lösungen
- Unsere Geräteausstattung ermöglicht Untersuchungen an verschiedensten Werkstoffen (Keramiken, Metallen, Schichten, Verbundwerkstoffen)
- Wir verfügen im Institut über einen großen Pool an Experten zu den verschiedensten werkstoffwissenschaftlichen Fachgebieten. Die führt zu schnellen und wirtschaftlichen Lösungen für unsere Auftraggeber
- Unser Geräte- und Anlagenpark erlaubt eine effiziente, an die Fragestellung des Kunden angepasste, Kombination von Mess- und Analyseverfahren
- Wir verfügen über eine eigene Probenfertigung und können mit Großbauteilen umgehen
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