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Dienstleistungen Institut für Metallkunde und Metallphysik
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Dienstleistungen
Institut für Metallkunde und Metallphysik
Dienstleistungen am IMMDas Institut für Metallkunde und Metallphysik befasst sich mit den Eigenschaften
metallischer Werkstoffe und deren physikalischen Ursachen. Die speziellen Eigen-
schaften moderner metallischer Werkstoffe (z.B. Festigkeit, Duktilität, Lebensdauer)
werden weniger durch ihre chemische Zusammensetzung als vielmehr durch ihre
Mikrostruktur und kristallographische Textur bestimmt. Daher konzentriert sich das Institut
auf die Analyse, Modellierung und Steuerung von Mikrostrukturen in metallischen
Werkstoffen. Die engen Verbindungen zur Industrie schlagen die Brücke von der
Grundlagenforschung zur nutzbaren optimierten Anwendung.
Wir bieten Interessierten zur Untersuchung und Charakterisierung verschiedener
Eigenschaften metallischer Werkstoffe die Nutzung unserer Expertise und der
modernen Ausstattung mit komplexen Experimentiereinrichtungen, physikalische
Computersimulationen, sowie ein Team erfahrener und kreativer Mitarbeiter mit
langjähriger Erfahrung in der interdisziplinären Zusammenarbeit.
Das breit gefächerte Spektrum der Konsultations- und Dienstleistungen reicht von
Routinemessungen über interpretierte Messergebnisse bis zu Forschungs- und
Entwicklungsaufträgen. Für Fragen und Anregungen stehen wir Ihnen gern zur Ver-
fügung.
Werkstoffcharakterisierung::: Metallographie, Lichtmikroskopie und quantitative Gefügeanalyse bzw. Bildverarbeitung
::: Transmissions- (TEM) und Raster-Elektronenmikroskopie (REM) zur Untersuchung von Mikrostruktur und Mikrotextur
::: Orientierungsmikroskopie durch Rückstreu-Elektronenbeugung (EBSD)
::: In-situ Beobachtung thermischer und mechanischer Beanspruchung im REM ::: Rechnergesteuerte Röntgendiffraktometrie zur Makrotexturmessung mit einem HochtemperaturaufsatzfürPolfigurmessungenbisüber1000°C
::: Röntgendiffraktometrische Messung von Eigenspannungen
::: Hochgenaue Orientierungsanalyse von Einkristallen im Rückstreuverfahren
::: Makro- und Mikrohärteprüfung sowie in-situ Nanoindentierung bei Hochtemperatur in Vacuum
::: UntersuchungderOberflächenstrukturundNanoidentierungmittelsRaster- kraftmikroskopie
::: Ionenfeinstrahlanlage (FIB) inklusiv 3D EBSD Technik und EDX Analyse
Materialfertigung ::: Funkenerosives Schneiden ::: CNC-Fräsmaschine
Thermische Behandlung
::: Ein- und Bikristallöfen ::: Induktionsschmelzofen ::: Vakuumrohrofen (Schutzgasbetrieb möglich) ::: Ölbadthermostat, Kammerofen, Salz- & Sandbadofen, Luftumwälzofen
Simulationen am IMM::: Prozeßdurchgängige Mikrostrukturentwicklung:::AusscheidungundAuflösungvonZweitphasen::: Fließkurven, Verfestigung und Entfestigung::: Rekristallisation::: Verformungs- und Rekristallisationstexturen::: Versetzungsdynamik::: Relaxation in dünnen Filmen
Mechanische Umformung::: Zug-, Druck-undzyklischeVerformungimTemperaturbereichvon-200°Cbis +1500°CinLuft,VakuumoderSchutzgasatmosphäremitAbschreckmöglichkeit, SPD-Verfahren, Channel-Die Umformung, Herstellung von Verbundwerkstoffen durch Diffusionsschweissen
::: Kalt- und Warmwalzen
Ein- und BikristallzuchtUnser Institut verfügt über vier Einkristall- und Bikristallöfen zur Kristallzüchtung, die nach
dem vertikalen und modernisierten Bridgman-Verfahren arbeiten. Die Öfen können
sowohl unter Schutzgas- als auch unter Vakuum betrieben werden. Es besteht eine
langjährige Expertise in der Herstellung von Ein- und Bikristallen aus Kupfer oder
Aluminium.
Technische Daten (Einkristallofen)
::: Nennleistung 3KW :::max.Nenntemperatur1200°C :::Endvakuum1*10-5 mbar oder Schutzgas
Ansprechpartner: Arndt Ziemons Email: [email protected]:+49(0)24180-26888
InduktionsschmelzanlageDie Induktionsschmelzanlage ist für die Herstellung von Legierungen konzipiert. Der Ofen
ist hermetisch gekapselt und kann im Vakuum und unter Schutzgas betrieben werden.
Es ist möglich, mit einem Manipulator im Rezipienten an der Schmelze zu arbeiten.
Bei Beachtung von Materialverträglichkeit und Auswahl geeigneter Hilfsstoffe können
Legierungen hoher Reinheit hergestellt werden. Es bestehen Erfahrungen mit Tiegeln
aus Al2O3oderhochreinemGraphitmiteinemInhaltvonbiszu300cm³,essindaber
auch andere Tiegelmaterialien und Größen denkbar.
Legierungen aus Kupfer-, Aluminium-, Nickel- und Eisenbasis wurden in letzter Zeit
erfolgreich erschmolzen.
Ansprechpartner: Arndt Ziemons Email: [email protected]:+49(0)24180-26888
Technische Daten
:::Nennleistung50KW :::Arbeitsfrequenz10KHz :::Nenntemperatur~1900°C :::Endvakuum1*10-3/2*10-5 mbar
Laue Messplatz XBSDDer Laue Messplatz dient der hochgenauen Orientierungsanalyse von Einkristallen
im Rückstreuverfahren. Hierbei ist ein überaus akkurates Ausrichten der kristallo-
graphischen Richtungen möglich, so dass sich die gewonnenen Messdaten als
Referenz für die Orientierungsmessungen im Elektronenmikroskop verwenden
lassen. Mit den Materialien Aluminium, Kupfer und Zink verfügen wir über besondere
Erfahrungen.
Ansprechpartner: Dr. Talal Al-Samman Email: [email protected]:+49(0)24180-26871
Hochauflösungs-TEM mit EDXMit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie wird die Mikrostruktur und -chemie
von Festkörpern mit Elektronen analysiert. Diese Untersuchungsmethode ist besonders
geeignet für die Abbildung von Kristallfehlern und feinsten Strukturen bis zu atomarer
Auflösung.WeiterhinkannmittelsEnergiedispersiverRöntgenspektroskopie(EDX)eine
Elementanalyse des Materials durchgeführt werden.
Ansprechpartner: Arndt Ziemons Email: [email protected]:+49(0)24180-26888
MakrotexturmessungDie Kenntnis der Textur eines Werkstoffes ermöglicht es, gezielt innovative Material-
eigenschaften zu entwickeln, da sie ganz wesentlich die mechanischen, aber
auch andere physikalische Eigenschaften einer Probe bestimmt. Die Kenntnis der
Textur ermöglicht ihre gezielte Veränderung mittels verschiedener Umform- und
Wärmebehandlungen, um die Materialeigenschaften zu optimieren. Das IMM verfügt
über zwei Röntgentexturgoniometer mit automatischen Probenwechslern. Es können
die Texturen von Metallen und deren Legierungen, auch bei zweiphasigen Materialien,
sowie einigen anderen Werkstoffen, wie zum Beispiel Keramik, gemessen werden.
Goniometer D8 Advance der Firma Bruker: Ausstattung und Messgrößen
::: Flächendetektor
::: Laser/Video-Fokussierungssystem
:::fokussierendeRöntgenoptikaufeinerFlächevon100µm²
::: präzise Messung von Texturen, auch von sehr scharfen Texturen
::: Bestimmung der Volumenanteile von vielphasigen Gemischen
::: Bestimmung der amorphen und kristallinen Anteile
Ansprechpartner: M.Sc. Marcel Schreiber Email: [email protected]: +49 (0)241 80-20 25 7
Mechanische PrüfungDas IMM verfügt über drei Prüfmaschinen, um damit Fließkurven und mechanische
KennwertevonMaterialien zubestimmen,bzw.einegezielte Einstellungdefinierter
Verformungszustände zu erreichen:
Servohydraulische Prüfmaschine SCHENCK Hydropuls PSD 250
::: Zug-, Druck-, zyklische Verformung und Vier-Punkt-Biegeversuche, Temperatur vonRTbis1400°CinVakuumoderSchutzgasatmosphäre,Lastbereichevon +/-10kNund+/-200kN
::: ProbenabschreckungmitHeliumineinerVakuumkammer(~2*10-5 mbar)
::: Materialien: z.B. austenitische Stähle, Verbundwerkstoffe, intermetallische Phasen
Elektromechanische Universalprüfmaschine „DZM“ (Druck-Zug-Maschine)
::: Zug-undDruckversucheinsbesonderefürsehrkleineKräftevon+/-100N, sowiebiszu+/-2kNundTemperaturenbiszu500°C
::: Materialien: z.B. reines Aluminium (Al-Bikristalle), kommerzielle Al-Legierungen
Elektromechanische Universalprüfmaschine ZWICK 1484
::: Zug- und Druckversuche, Channel-Die und SPD-Versuche biszuTemperaturenvon500°CundKräftenbiszu+/-200kN ::: Materialien: Kupfer-, Aluminium- und Magnesiumlegierungen,
sowie Stahl
Ansprechpartner: M.Sc. Doreen Andre Email: [email protected] Tel: +49 (0)241 80-26 89 9
Ansprechpartner: David Beckers Email: [email protected]:+49(0)24180-20248
Metallographie::: Präparation metallischer Werkstoffe und Werkstoffverbunde
Für die Präparation metallographischer Proben stehen uns neben verschiedenen Trenngeräten und manuellen, sowie halbautomatischen Präparationsmaschinen, elektrolytische Verfahren und Geräte zur Verfügung.
::: Gefügekontrastierung
Eine große Bandbreite an konventionellen Farb- und elektrochemischen Ätzungen erlaubt die Kontrastierung vieler Werkstoffe wie beispielsweise Aluminium, Magne- sium, Kupfer, Titan, Zink, Nickel und deren Legierungen.
::: Gefügebeurteilung, Dokumentation und quantitative Bildanalyse
Für die Abbildung metallischer Gefüge stehen vom Stereomikroskop über diverse AuflichtmikroskopemithochauflösendenCCD-FarbkamerasbiszumREMundTEM eine Vielzahl an bildgebenden Verfahren bereit.
MikrotexturmessungIn der Rasterelektronenmikroskopie ermöglicht das EBSD (Electron Back Scatter
Diffraction)-Verfahren die Bestimmung der kristallographischen Orientierung lokal
in einem Probenbereich mit einem definierten Messraster. Das IMM verfügt über
drei unterschiedlich ausgestattete Rasterelektronenmikroskope, darunter ein
Feldemissions-REM.DamitkönnenhochauflösendeMessungenderMikrostrukturvon
verschiedensten Materialien, sowie auch In-situ-Messungen bei thermischer oder
mechanischer Behandlung vorgenommen werden.
Ansprechpartner: M.Sc. Marcel Schreiber Email: [email protected]:+49(0)24180-2025 7
Leo 1530 FEG ::: Hochleistungs-Feldemissions-REM mit GEMINI Säulentechnologie
::: EBSD und Orientierungs- Mikroskopie
:::Vergrößerung:20xbis500kx
:::Präparatkammer:330mmInnendurchmesser,320mmHöhe
Jeol 820 ::: REM mit einem integrierten Druck-Zug-Heiz-Modul der Firma Kammrath&Weiss
::: Zugversuchebis800°C
::: Anwendungen z.B. In-situ mechanisch induzierte Korngrenzenbewegung in Al-Bikristallen
Jeol 6100 ::: REM mit einem integrierten Infrarot-Laser (High Temperature Laser
induced Hot Stage HELIOS)
::: Vergrößerung:10x(bei39mmArbeitsabstand)bis300kx
::: In-situEBSD-MessungenbeiTemperaturenbiszu1200°C
::: Anwendungen z.B. Hochtemperatur-Phasenumwandlungen
SimWeb@IMMSimWeb ist die internetbasierte Plattform zur Nutzung physikalisch basierter Modelle zur
Vorhersage der Mikrostrukturentwicklung, sowie der damit verbundenen Änderungen
der Eigenschaften beim Durchlaufen gesamter Prozessketten der Metallproduktion.
SimWeb ist aus mehreren nationalen und internationalen Projekten entstanden,
mitdemZweck,effizientere Entwicklungenneuer Produkteoder Prozessabläufe zu
ermöglichen. Damit dem Benutzer ein optimaler Support mit allen aktuellen Updates
gewährleistet werden kann, ohne umständliche Installationsarbeiten, liegen die
SimWeb-Programme alle auf leistungsstarken Servern des IMM. Registrierte Nutzer
können ihre Simulationen bei SimWeb mit einem beliebigen Browser über ein eigens
entwickeltes, benutzerfreundliches Webinterface starten und anschließend ihre Daten
in einem vor Fremdzugriff geschützten Bereich speichern oder direkt herunterladen.
Die aktuellen Programme::: 3IVM+(3 Interne Variablen Modell)
Das Versetzungsdichtemodell dient zur Vorhersage der Verfestigung oder Entfestigung eines Materials.
::: GIA(Grain InterAction) Modell
Das Modell wird zur Vorhersage von Verformungstexturen unter Berücksichtigung von Kornwechsel- wirkungen verwendet.
::: ReNuc(Recrystallization-Nucleation)
::: StaRT(Statistical Recrystallization Texture)
::: CORe(orts- und zeitaufgelöste Simulation der Rekristallisation)
Ansprechpartner: Matthias Loeck Email: [email protected]:+49(0)24180-26889
RasterkraftmikroskopAmInstitutfürMetallkundeundMetallphysikstehteinRasterkraftmikroskopXE-70der
Firma Atomic Force mit Zusatzausrüstung zwecks Nanoindentierung zur Verfügung.
DasRasterkraftmikroskopdient zurVisualisierungderOberflächenstrukturennahezu
beliebiger Materialien und im Idealfall sogar zur Abbildung einzelner Atome.
Zusammen mit dem Rastertunnelmikroskop ermöglicht es die höchste Auflösung
aller mikroskopischen Techniken. Das Gerät kann sowohl im AFM/SPM- als auch im
kontaktfreien Modus betrieben werden und ist außerdem für Nanoindentierung
ausgelegt. Ein Forschungsprojekt des IMM befasst sich mit der Messung der Krümmung
von Korngrenzenfurchen am Tripelpunkt und der Ermittlung entsprechender Tripel-
linienenergien.
Ansprechpartner: Dr. Talal Al-Samman Email: [email protected]:+49(0)24180-26871
Dual-Beam-FIB FEI Helios Nanolab 600iDas neueste Rasterelektronenmikroskop am IMM verfügt neben seiner
hochauflösenden Elektronensäule zusätzlich über einen fokussierten Gallium-
Ionenstrahl (Focused Ion Beam). Mit diesem ist es möglich, gezielt Micropillars
für Mikrokompressionsversuche oder Lamellen für TEM-Untersuchungen aus
dem Probenmaterial herauszuschneiden. Zuvor können die Proben mit Hilfe der
angeschlossenen EBSD- und EDS-Systeme von EDAX/ Ametek und den verschiedenen
eingebauten Detektoren (SE und QBSD) umfassend analysiert werden. Durch die
abwechselnde Verwendung von Elektronen- und Ionenstrahl lassen sich geeignete
Proben dabei in 3D mit EDS und EBSD, auch kombiniert, vermessen. Herauspräparierte
TEM-Proben lassen sich zusätzlich direkt im Gerät mittels des STEM-Detektors untersuchen.
Ansprechpartner: M.Sc. Martin Heller Email: [email protected]:+49(0)24180-26877
Weitere Dienstleistungen
Makrotexturmessung
Funkenerosives Schneiden Kalt und Warmwalzen
Thermische Behandlung
Härteprüfung
Nanoindentierung
Für allgemeine Fragen
M.Sc. Marcel SchreiberEmail: [email protected]
Detlef Fuchs Email: [email protected]
Arndt Ziemons Email: [email protected]
David BeckersEmail: [email protected]
D.Phil., M.-Eng. James GibsonEmail: [email protected]
Oberingenieur Dr.-Ing. Talal Al-SammanEmail: [email protected]:+49(0)24180-26855Fax:+49(0)24180-22301
Institut für Metallkunde und Metallphysik
Institutsleitung Univ.-Prof. Dr. Sandra Korte-Kerzel
Adresse Kopernikusstrasse14
52074Aachen
Deutschland
Tel:+49(0)24180-26855
Fax:+49(0)24180-22301
www.imm.rwth-aachen.de
Redaktion: Mehran AfsharFotos: Barbara Eigelshoven, David Beckers
