Moderne Beugungsverfahren zur Eigenspannungsbestimmung

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Edith Meyer
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1 Moderne Beugungsverfahren zur Eigenspannungsbestimmung Festkolloquium zum 75. Geburtstag von Prof. Dr.-Ing. H. Wohlfahrt Braunschweig

2 Moderne Beugungsverfahren Inhalt: Physikalische Grundlagen Eigenspannungsbestimmung sin² -Verfahren Laboreinrichtungen Großforschungseinrichtungen Universalplot-Methode Ortsraum / Laplaceraum Multi-hkl-Verfahren Ω- - -Verfahren -2-

3 Physikalische Grundlagen Q Q D Braggsche Gleichung nl = 2D sinq D sinq Röntgenbeugung ist Sonderfall der klass. Streuung -3-

4 Eigenspannungsbestimmung l Q 0 Q 0 D 0-4-

5 Eigenspannungsbestimmung l Q Q D -5-

6 Eigenspannungsbestimmung l n 2 D sin 0 d tan 0 D / D0 Q Q G cot 0 d D -6-

7 Eigenspannungsbestimmung 35 =0-7-

8 Eigenspannungsbestimmung 1 E [sin ( 1) 3 ] Voigtsche Konstanten 1 1 S1 ; S2 E 2 E 1 2 S 1 S 2 1 sin 2 2 S S

9 Eindringtiefe Eindringtiefe Eigenspannungsbestimmung sin²y sin²y 1 2 S 2 sin 2 S

10 d (hkl) Eigenspannungsbestimmung nach dem sin² -Verfahren P 3 N hkl = 0 P 3 P 3 N hkl 1 2 N hkl m 0 1 sin² Genzel, DPG-Frühjahrstagung, Dresden,

11 Eigenspannungsbestimmung Ω-Anordnung Typ F3 XRD 3003 D

12 Eigenspannungsbestimmung -Anordnung Typ F4 XR D3003 Huber2-12-

13 Eigenspannungsbestimmung modif. -Anordnung X3000 DIN EN

14 Wirktiefe Denks, Dissertation, Uni-Kassel

Großforschungseinrichtungen http://www.frm2.tum.

15 Großforschungseinrichtungen München Garching Zweiachs Diffraktometer StressSpec Bundeslaender_Verwaltungsgrenzen_2010.png -15-

16 München Garching: StresSpec

17 Tangentialeigenspannung in MPa Radialeigenspannung in MPa München Garching: StresSpec ,12mm 2,43mm 5,0mm 5,00mm (Neutronen) ,12mm 2,43mm 5,00mm 5,00mm (Neutronen) Abstand zur Symmetrieachse in mm Abstand zur Symmetrieachse in mm -17-

Großforschungseinrichtungen http://www.helmholtz-berlin.de/forschung/grossgeraete/ betrieb-ber/index_de.

18 Großforschungseinrichtungen betrieb-ber/index_de.html Forschungsreaktor BER II Bundeslaender_Verwaltungsgrenzen_2010.png -18-

19 BER II Detektor Strahlachse -19-

20 Wirktiefe Denks, Dissertation, Uni-Kassel

21 Physikalische Grundlagen I 0 I(x) z X=0 X I( z) I e 0 µx -21-

22 Ortsraum / Laplaceraum Denks, Dissertation, Uni-Kassel

23 Großforschungseinrichtungen Deutsches Synchrotron Hamburger Synchrotron Laboratorium Doris G3 Bundeslaender_Verwaltungsgrenzen_2010.png -23-

24 Ortsfeste Masken Manns, Dissertation, Uni-Kassel

25 Ortsfeste Masken Manns, Dissertation, Uni-Kassel

26 Ortsfeste Masken Manns, Dissertation, Uni-Kassel

27 Ortsfeste Masken Manns, Dissertation, Uni-Kassel

$html Elektronenspeicherring BESSY II EDDI (Energy Dispersive DIffraction) http://www.mygeo.$

28 Großforschungseinrichtungen elektronenspeicherring/index_de.html Elektronenspeicherring BESSY II EDDI (Energy Dispersive DIffraction) Bundeslaender_Verwaltungsgrenzen_2010.png -28-

29 EDDI Berlin Adlershof Genzel et al. / Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 578 (2007)

30 EDDI Berlin Adlershof Genzel et al. / Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 578 (2007)

31 Universalplotmethode 11( ) f ( ) f 22( ) f ( ) f ( ( ) ) f 1 [ 0 ( ) 90 ( ) 180 ( ) 270 ( )] 1 ( ) 4 [ 11( ) 22( s2 sin 2s1 2 )] f 1 [ 0 ( ) 90 ( )] [ 180 ( ) 270 ( )] 1 ( ) 4 [ 11( ) 22( s2 sin 2 )] -31-

32 Universalplotmethode -32-

33 Universalplotmethode 100Cr6 geschliffen MoKa1 {431/510 (Doppelebene)}, CuKa1 {110} (DESY) und energiedispersiv (EDDI, BESSY) -33-

34 Ortsraum / Laplaceraum Denks, Dissertation, Uni-Kassel

35 Universalplot / Stress-Scanning -35-

36 Multi-hkl-Verfahren -36-

37 Ω- - -Verfahren -37-

38 Ω- - -Verfahren -38-

39 Eigenspannung s11 in MPa Ω- - -Verfahren TiAlN Ti TiNAL/Ti-Schichten auf Stahl 500nm 0 10nm -500 Fe-Substrat UVP (XRD3003) ( ) om_chi_phi (XRD3003) ( ) ,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 Informationstiefe t11 in µm -39-

40 Eigenspannung in MPa Ω- - -Verfahren 1000 {116} Al 2 O3 geschliffen UVP(XRD3003) UVP(Hasylab) om-chi-phi(xrd3003) Informationstiefe in µm -40-

41 Zusammenfassung Röntgenstrahlung Synchrotronstrahlung Neutronen Laboreinrichtungen Großforschungseinrichtungen sin 2 -Verfahren Ω-Anordnung -Anordnung Modifiziertes -Verfahren Universalplotverfahren Multi {hkl} Verfahren Ω- - -Verfahren -41-

42 Schluss Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit -42-