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Werkstoff- und Bauteilprüfung

Ein Schlüssel für eine moderne, mechanismenbasierte Werkstoffforschung und –entwicklung ist eine möglichst umfassende Ermittlung der Struktur-Eigenschaftsbeziehung von kristallinen Werkstoffen. Diese Thematik steht im Fokus der wissenschaftlichen Aktivitäten der Forschungsgruppe zerstörungsfreie Werkstoffprüfung und in-situ Verformung (Prof. Göken und Dr. Höppel) am Zentrum für neue Materialien und Prozesstechnik (ZMP) als auch am Lehrstuhl Allgemeine Werkstoffeigenschaften WW1. Nanokristalline bzw. ultrafeinkörnige (UFG) Werkstoffe besitzen ein hohes Leichtbaupotential. Die Erforschung des Verformungsverhaltens und der Schädigungsmechanismen bei monotoner und zyklischer Belastung unter Berücksichtigung mikrostruktureller Einflussgrößen und die Weiterentwicklung der Prozesstechnik zur Erzeugung von ultrafeinkörnigen Werkstoffen stehen dabei im Vordergrund aktueller Forschungsaktivitäten.

Dabei werden das sogenannte Equal Channel Angular Pressing Verfahren, die gepulste Elektrodeposition und das Accumulative Roll Bonding (ARB) Verfahren zur Herstellung nanokristalliner Werkstoffe erfolgreich eingesetzt. Insbesondere das ARB‑Verfahren erlaubt es, neuartige Mehrkomponentenwerkstoffe bzw. maßgeschneiderte und gradierte ultrafeinkörnige Blechwerkstoffe herzustellen. Damit gehen auch intensive Aktivitäten im Bereich der Nanomechanik, des Mikroverformungsverhaltens und der in‑situ Charakterisierung einher. Diese Kompetenzfelder bringt der Lehrstuhl in die gemeinsamen Aktivitäten des ZMP zur Entwicklung neuer Materialien und Prozessen ein.

Zur mikrostrukturellen Charakterisierung stehen dabei am ZMP eine Vielzahl moderner Charakterisierungsmethoden, wie beispielsweise Atomic Force Microscopy AFM, Raman Spektroskopie und Nanoindentierung zur Verfügung. Insbesondere wird von der Arbeitsgruppe das von der DFG geförderte Großkammerrasterelektronenmikroskop (GK‑REM) betrieben, das in idealer Weise die in‑situ Prüfung von mechanischen Eigenschaften mit mikrostrukturellen Beobachtungsmöglichkeiten verbindet. All diese Methoden erlauben es, die Verformungsmechanismen und die Schädigungsvorgänge auf mikrostruktureller Basis besser zu verstehen, um daraus innovative neue Werkstoffkonzepte abzuleiten.