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Department Metallkunde und Werkstoffprüfung

Mikrostrukturcharakterisierung

Dr. Boryana Rashkova

Eine der wesentlichen Aufgaben der Werkstoffwissenschaft ist es für den Anwender den Zusammenhang zwischen dem inneren Aufbau, der so genannten Mikrostruktur, eines Materials und den daraus resultierten Eigenschaften zu beschreiben. Für ein fundamentales Verständnis dieser Zusammenhänge ist es daher unabdingbar Werkstoffe bis hinab zu atomaren Dimensionen zu charakterisieren.

Unter Einsatz der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) lassen sich die mikrostrukturellen Bestandteile ermitteln, welche die thermisch-mechanischen Eigenschaften vieler anwendungsorientierter Materialien bestimmen. Mit Hilfe konventioneller TEM ist es beispielsweise möglich, quantitative und qualitative Informationen über die Morphologie, die Phasenverteilung sowie das Vorhandensein von Ausscheidungen zu erlangen. Des Weiteren sind Untersuchungen von Kristallbaufehlern (Versetzungen, Stapelfehler, Antiphasengrenzen) von großer Bedeutung, um diese Ergebnisse mit den mechanischen Testdaten zu verknüpfen. Auch innere Grenzflächen können die Eigenschaften von Materialien beeinflussen. Es ist daher enorm wichtig, die Struktur von Grenzflächen mit atomarer Auflösung zu ermitteln, so z.B. durch hochauflösende TEM. Von besonderem Interesse ist auch, welche Grenzflächen in polykristallinen Materialien auftreten und wie sie aufgebaut sind.

Forschungsaktivitäten sind zahlreich, derzeit liegt der Schwerpunkt auf Untersuchungen von Gefügen und Phasenanteilen in intermetallischen Titanaluminiden. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Untersuchung von nanokristallinen Legierungen, hergestellt durch Hochverformung in enger Zusammenarbeit mit dem Erich-Schmid-Institut, Leoben.

Beispiel für die Gefüge einer wärmebehandelten mehrphasigen-TiAl-Legierung: a) Hellfeld-TEM Kontrast zeigt ellipsenförmige ω ο-Körner (dunkelgrau) gleichmäßig verteilt in der β o-TiAl Matrix (hellgrau), umgeben von γ g-TiAl Körnern (hell); b) Hochauflösende TEM- Aufnahme der kohärenten Grenzfläche zwischen einer ω o-Ausscheidung und der β o-Matrix.