Oxidationsphänomene bei Mittelmanganstählen

Zur Aufklärung von Phasenbildungs- und Transportprozessen während der Oxidation von Mittelmanganstählen werden hochreine Laborschmelzen hergestellt und ihr Oxidationsverhalten erforscht. Die Ergebnisse sollen eine gezielte Steuerung der Oxidphasenbildung ermöglichen, um Zunderbildung in der Wärmebehandlung zu verringern und die Haftung von Korrosionsschutzüberzügen zu verbessern.
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Mechanismen des Kristallwachstums und ihre Übergänge

Kristalle wachsen je nach den Umgebungsbedingungen unterschiedlich und bilden so verschiedene Mikrostrukturen aus. So kann z.B. die Wachstumsfront eines als Polygon wachsenden Kristalls mit steigender Umgebungstemperatur instabil werden und ein Übergang zu dendritischem Wachstum erfolgen. Die Ermittlung der Kristallorientierung mit EBSD ermöglicht den Nachweis, dass die Kristallgitter im polygonen und dendritischen Bereich übereinstimmen und sie somit verbunden sein müssen, auch wenn es im präparierten Querschnitt keine direkte Verbindung gibt. Die Kontrolle über die Wachstumsmechanismen ermöglicht das gezielte Einstellen einer gewünschten Mikrostruktur.

Ni-Ionenfreisetzung aus NiTi

Die potenzielle Freisetzung von Ni-Ionen stellt eine zentrale Fragestellung beim Einsatz von medizinischem NiTi dar. Zur Quantifizierung freigesetzter Ni-Ionen aus NiTi werden Immersionstests gemäß DIN EN ISO 10993-15 und ASTM F3306 durchgeführt. Anschließend werden die Ni-Konzentrationen mittels ICP-MS gemessen. Es werden sowohl der Einfluss unterschiedlicher Werkstoffzustände als auch zugrundeliegende Freisetzungsmechanismen untersucht.

Frühe Stadien der Oxidation von nichtrostendem Stahl

Die Bildung der Phasen des Typs Korund und Spinell in nur wenige Nanometer dünnen Oxidschichten auf der Werkstoffoberfläche werden im Zusammenhang mit dem Werkstoffgefüge untersucht. Ziel ist die Klärung offener Aspekte zur Struktur der Oxide, Anordnung der Oxidphasen, Konzentrationsverteilung der Elemente und deren Transportwege in der Legierung und im Oxid.

Oxidation komplex konzentrierter Legierungen (CCA / HEA)

Die frühen Stadien der Oxidation von komplex konzentrierten Legierungen, z.B. im System Co-Cr-Cu-Fe-Mn-Ni, werden mit hochauflösenden Methoden untersucht. Die Analyse von Morphologie, Zusammensetzung und Kristallstruktur der Oxidschichten geben Zugang zum Oxidationsmechanismus, einer entscheidenden Grundlage für die Entwicklung hochfester Legierungen für erhöhte Temperaturen.

Oberflächennahe Schichten und Rissinitiierung in pseudoelastischem NiTi

NiTi mit Pseudoelastizität ist ein Schlüsselwerkstoff für die Herstellung minimalinvasiver Implantate. Im Zusammenhang mit der fortschreitenden Miniaturisierung der Implantaten wird zum Zusammenspiel lokaler Phasenumwandlungen und möglicher Initiierung von Rissen geforscht, um die hohen Anforderungen an die mechanische Integrität und Biokompatibilität auch bei feinsten Strukturen aus NiTi zu erfüllen.
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Bestimmung von Kristallphasen und ihren Beziehungen

Kristallisiert eine Schmelze oder oxidiert ein Metall, so ändert sich die chemische Zusammensetzung der Schmelze bzw. des Gefüges. Eine detaillierte Bestimmung der Kristallphasen einer Mikrostruktur und ihrer Orientierungsbeziehungen zueinander ermöglicht Rückschlüsse auf die Reihenfolge der Phasenbildung bzw. -umwandlung. Die Ermittlung z.B. einer epitaxialen Beziehung zwischen Bi₄Ti₃O₁₂ und Bi₂SiO₅ durch gezielte EBSD-Muster-Analyse ergibt den Nachweis, dass primär Bi₄Ti₃O₁₂ kristallisierte und das Kristallgitter als Bi₂SiO₅ mit minimaler Störung fortgesetzt wurde nachdem das Ti der Schmelze entzogen war. Neben der Klärung von Kristallisationsvorgängen und Phasenumwandlungen können Epitaxien genutzt werden, um mit Impfkristallen die Orientierung einer entstehenden Kristallphase einzustellen.