Environmental Scanning Electron Microscope (ESEM) Quattro S der Firma Thermofisher Scientific und EDX/EBSD-Systeme der Firma EDAX Ametek beim DLR-Institut für Test und Simulation für Gasturbinen
Die Großanlage des DLR-Instituts für Test und Simulation für Gasturbinen in Augsburg dient der mikroanalytischen Untersuchung von Werkstoffen aus dem Triebwerks- und allgemeinen Turbomaschinenbereich. Die gewonnenen Daten ermöglichen ein Verständnis von Degradationsmechanismen durch Oxidation, Korrosion und mechanischer Ermüdung auf Mikro- und Mesoebene bei Temperaturen bis 1400 °C. Die im Versuch gewonnenen Daten werden außerdem für die Validierung von Lebensdauermodellen, die am Institut SG entwickelt werden, genutzt.
Das Rasterelektronenmikroskop Quattro S (Firma Thermofisher Scientific) zeichnet sich zum einen durch den ESEM-Modus (environmental scanning electron microscope) aus. In diesem Betriebsmodus können auch nichtleitende und ausgasende Werkstoffe bei bis zu 4000 Pa untersucht werden. Des Weiteren ist eine Elementanalyse mittels EDX und die Untersuchung von kristallinen Gefügen mittels EBSD möglich. Der Einsatz eines Heizmoduls ermöglicht darüber hinaus die in situ-Bildgebung bei Hochtemperatur bis 1400 °C.
Die Untersuchung der Werkstoffschädigung auf Mikroebene unter Zug/Druck bis 1200 °C oder unter LCF-Belastung bei Raumtemperatur wird durch den Einsatz des Mikrolastrahmens MZ.HD (Firma Kammrath & Weiss) im Quattro S ermöglicht. Durch den in-situ-Einsatz des Mikrolastrahmens im ESEM kann die initiale Entstehung von Rissen in der Mikrostruktur hochauflösend sichtbar gemacht werden. Zusätzlich kann das Mikrorisswachstum und dessen Wechselwirkung mit der Mikrostruktur in Echtzeit beobachtet werden. Diese Untersuchungen bieten somit die Möglichkeit, die physikalischen Ursachen der komplexen Schädigungsvorgänge in der ersten Phase der Rissentstehung hochgenau erklären zu können. Durch digitale Bildkorrelation können dabei auch die lokalen Dehnungen in der Mikrostruktur während der Rissentstehung und des Mikrorisswachstums sichtbar gemacht werden.
Technische Daten
Rasterelektronenmikroskop ESEM Quattro S mit FEG-Säule
ESEM-Modus zur Analyse nichtleitender und ausgasender Werkstoffe
Elementanalyse mittels EDS
Untersuchung von kristallinen Gefügen mittels EBSD
in situ-Bildgebung bis 1400 °C
Mikrozuglastrahmen im REM für statische Zug/Druckbelastung und zyklische LCF-Belastung
in situ-Untersuchung von Rissbildung und Rissfortschritt mittels digitaler Bildkorrelation
Mikroanalytische Grundausstattung: Trennmaschinen, Schleif- und Poliermaschinen, Digitalmikroskop, Stereomikroskop
Anwendungsgebiete
Mikroanalytische Untersuchungen von Werkstoffen
Entwicklung von Lebensdauermodellen unter zyklischer mechanischer Last: Rissbildung und Rissfortschritt auf Mikroebene
Ermittlung von Schmelzpunkten eutektischer Legierungen und Stoffe
Entwicklung von multiphysikalischen und Multi-Skalen-Lebensdauermodellen unter Berücksichtigung von Korrosionsprozessen
Simultane mechanische (M), thermische (T) und chemische (C) Belastung auf Mikroebene
