Tiefe Einblicke in Schweißverbindungen durch Neutronenbeschuss
Ein Forscherteam um Prof. Dr. Peter Mayr geht neue Wege in der Schweißtechnik und kooperiert dabei mit der TU Graz und dem Oak Ridge National Laboratory
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Die Neutronen Spallationsquelle SNS am Oak Ridge National Laboratory in den USA zählt zu den modernsten Einrichtungen, die für Materialforschungen genutzt werden. Auch die Chemnitzer Schweißtechniker profitieren davon. Foto: ORNL -
Der Untersuchungen mit Hilfe der Neutronenstrahlquelle SNS erfolgten durch eine Gruppe aus Wissenschaftlern des Oak Ridge National Laboratory, der TU Chemnitz und der TU Graz. Vordere Reihe (v.l.): Wei Zhang, Ph.D., Ke An, Ph.D. (ORNL), Prof. Dr. Peter Mayr (TU Chemnitz), hintere Reihe (v.l.): Christian Schlacher (TU Graz) und Frank Podlesak (TU Chemnitz). Foto: privat
Der Einsatz neuer Werkstoffe erfordert auch neue Verarbeitungsstrategien. Dies ist auch für die Entwicklung thermischer Kraftwerke der Zukunft erforderlich, in denen - etwa zur Steigerung des Wirkungsgrades - Bauteile immer höheren Temperaturen und Kräften ausgesetzt werden. Ein Team um Prof. Dr. Peter Mayr, Leiter der Professur Schweißtechnik der Technischen Universität Chemnitz, sucht deshalb nach Wegen, Schweißverbindungen von warmfesten Stählen beständiger gegen Hitze und mechanische Belastungen zu gestalten.
Kürzlich hatte das Team bestehend aus Forschern der TU Chemnitz und der TU Graz (Österreich) die Möglichkeit, tiefe Einblicke in geschweißte Bauteile zu erhalten. Am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) im amerikanischen Tennessee konnten die Wissenschaftler mehrere Tage die Neutronenstrahlquelle SNS (Spallation Neutron Source) nutzen. In dieser Großforschungseinrichtung wird ein Neutronenstrahl von extrem hoher Energie erzeugt und in das Diffraktometer VULCAN übertragen. Dort durchdringt der Neutronenstrahl die Probe und wird durch Wechselwirkungen abgelenkt. Detektoren können dies messen und so lassen sich Aussagen über Atomabstände, Gefüge und Spannungen im Bauteil treffen. Der Neutronenstrahl am ORNL ist dabei das einzige Werkzeug, welches so tief in den Werkstoff eindringen kann, dass Messungen von höchster Qualität auch an dickwandigen Bauteilen vorgenommen werden können. In 96 Messstunden am VULCAN konnten die Forscher Daten sammeln, die so noch nie vorlagen und somit auch in der knappen Zeit ein neues Kapitel in der Untersuchung von Fügeverbindungen aufschlagen. Die Aufarbeitung der gesammelten enormen Datenmenge ist nun eine große Herausforderung und erfolgt in einer Kooperation zwischen der TU Chemnitz, der TU Graz und dem ORNL.
Die Nutzung dieser hochmodernen Forschungsanlage ist hoch begehrt und wird nach strengen Auswahlverfahren nur ausgewählten Forschergruppen ermöglicht. Auf dem Gebiet der Schweißtechnik leistet die TU Chemnitz damit in Deutschland Pionierarbeit. Die nun aufgestoßene Tür soll genutzt werden, um eine engere Zusammenarbeit zwischen der TU Chemnitz und dem ORNL zu etablieren. Weitere Messungen sind bereits für 2012 in Vorbereitung. Die Professur Schweißtechnik kann sich durch diese Aktivitäten auf dem Gebiet der Grundlagenforschung profilieren und letztendlich einen Beitrag zur Entwicklung von hocheffizienten thermischen Kraftwerken der Zukunft liefern.
(Autor: Frank Podlesak)
Mario Steinebach
27.01.2012
