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Wissen, was Phase ist

Das Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik hat ein neues Röntgendiffraktometer in Betrieb genommen

  • Thomas Mehner von der Professur Oberflächentechnik/Funktionswerkstoffe arbeitet am neuen Röntgendiffraktometer, das über einen Forschungsgroßgeräte-Antrag der Deutschen Forschungsgemeinschaft beschafft wurde. Foto: Christian Schenk

Ob prähistorische Artefakte oder moderne Proben - mit dem neuen Röntgendiffraktometer am Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik der Technischen Universität Chemnitz werden tiefe Einblicke in deren Zusammensetzung und Struktur gewonnen. Durch Röntgendiffraktometrie können Werkstoffe bezüglich ihrer Phasen und Phasenanteile charakterisiert werden. Für die sichere Verwendbarkeit einer Schweißverbindung ist es beispielsweise wichtig zu wissen, welche Phasen sich in der Fügezone gebildet haben und ob dadurch die gewünschten Eigenschaften wie Festigkeit, Duktilität und Härte vorhanden sind. Für diese wichtigen Untersuchungen wurde ein Diffraktometer (Bruker D8 Discover) im Wert von rund einer halben Million Euro über einen Forschungsgroßgeräte-Antrag der Deutschen Forschungsgemeinschaft an der Professur Oberflächentechnik/Funktionswerkstoffe installiert.

Gegenüber Vorgängergeräten sind hiermit hochpräzise und ortsaufgelöste Messungen von Eigenspannungen und Texturen selbst an inhomogenen Proben möglich. Ein Novum besteht darin, hierbei keine Kompromisse bezüglich der Winkelauflösung eingehen zu müssen. "Durch den modularen Aufbau des Gerätes können für jede Messaufgabe optimale Randbedingungen geschaffen werden", sagt Prof. Dr. Thomas Lampke, Inhaber der Professur. Neben zwei Punktdetektoren ist ein Flächendetektor vorhanden. "Dieser neue Detektor liefert in einer einzigen Messung komplementäre Ergebnisse, darunter die in der Probe vorhandenen Phasen, Korngrößen und Texturen", so Lampke weiter. Aber das Gerät kann noch mehr: Es können Schichtdicken mittels Reflektometrie bestimmt und dünne Schichten im "streifenden Einfall" analysiert werden. Ein energiegefilterter Detektor liefert ideale, das heißt nahezu untergrundfreie, Beugungsbilder.

Das Gerät wird bereits in vielen Forschungsvorhaben eingesetzt. Hierzu gehört unter anderem der Sonderforschungsbereich 692, in dem Aluminium- und Magnesiumwerkstoffe miteinander durch Strangpressen vollflächig verbunden werden, was nur durch eine optimale Phasenbildung im Interface zuverlässig möglich ist. Exemplarisch sind im weiteren Phasenanalysen und Spannungsmessungen an elektrochemisch abgeschiedenen komplexen Legierungsschichten zu nennen, deren Korrosionseigenschaften stark vom inneren Aufbau abhängen.

Zu den Highlights außerhalb geförderter Projekte zählen ortsaufgelöste Phasenanalysen an 1.500 Jahre alten Bemalungen auf Keramikscherben aus Peru. Hierbei konnten deutlich unterschiedliche Phasenzusammensetzungen (Pigmente) der einzelnen Farben bestimmt werden. Ein Ausbau diesbezüglicher Kooperationen der Professur mit Archäologen ist geplant.

Weitere Informationen gibt es unter http://www.tu-chemnitz.de/mb/OTF/forschung/ta63_roentgenanalyse.php und bei Dr. Daniela Nickel, Professur Oberflächentechnik/Funktionswerkstoffe, Telefon 0371 531-35877, E-Mail daniela.nickel@mb.tu-chemnitz.de.

(Autorin: Dr. Daniela Nickel)

Katharina Thehos
26.03.2012

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