Institut für Werkstofftechnik Metallische Werkstoffe Jahresbericht 2003 Sommersemester 2003

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1 Institut für Werkstofftechnik Metallische Werkstoffe Prof. Dr.-Ing. B. Scholtes Mönchebergstr Kassel Institut für Werkstofftechnik Metallische Werkstoffe Jahresbericht 2003 Sommersemester 2003 Wintersemester 2003/ Ausgabe

2 2 Vorwort 2004 ist das Jahr der Technik. Mit dieser Widmung, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und Technisch-Wissenschaftlichen Verbänden getragen wird, soll der Dialog zwischen Öffentlichkeit und Wissenschaft gefördert und ein stärkeres Interesse an der Technik und ihrem Einsatz geweckt werden. Dies geschieht in dem Bewusstsein, dass die Technikbranche nicht nur ein herausragender Wirtschaftsfaktor ist, sondern darüber hinaus viele gesellschaftliche Entwicklungen initiiert und maßgeblich prägt. Technik begleitet uns im Alltag auf Schritt und Tritt. Mehr denn je ist der Einsatz fortgeschrittener und komplexer Technologien notwendig, um die Grundbedürfnisse einer häufig auf engem Raum zusammenlebenden Gesellschaft nachhaltig zu befriedigen und mit den vorhandenen Risiken verantwortlich umzugehen. Aber Technik kann auch unterhaltend sein und einfach nur Spaß machen. Im Bereich des Sports oder vieler Freizeitaktivitäten haben technische Entwicklungen Möglichkeiten eröffnet, die vor Jahren noch Utopien waren. Unbegrenzte Mobilität, ein offenbar elementares Bedürfnis unserer Zeit, ist nur durch eine hochentwickelte Technik gewährleistet. Es ist vielfach belegt, dass gerade werkstofftechnische Entwicklungen ein Motor des technischen Fortschritts sind. Die am Institut für Werkstofftechnik Metallische Werkstoffe durchgeführten F+E- Arbeiten konzentrierten sich im vergangenen Jahr auf Untersuchungen an metallischen Leichtbauwerkstoffen unter komplexen Beanspruchungen, auf die Bewertung und die Optimierung hochbeanspruchter Bauteilrandzonen sowie auf die Weiterentwicklung von Messverfahren zur Analyse von Eigenspannungen und Randzoneneigenschaften. Zwei Dissertationen konnten abgeschlossen werden und die von der deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Emmy- Noether-Gruppe ist sehr erfolgreich gestartet. Den forschungsfördernden Institutionen und mit uns kooperierenden Industriepartnern danke ich sehr für die gute Zusammenarbeit im vergangenen Jahr, aber auch den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts für ihr Engagement bei der Bewältigung der Arbeiten in Lehre und Forschung. Kassel, März 2004 Prof.-Dr.-Ing. habil. B. Scholtes

3 3 ZERTECH - Zentrum für Randschichtanalytik und technik Die Serviceangebote des Zertech sind im Berichtszeitraum von der Industrie wieder mit steigender Tendenz nachgefragt worden. Es wurden ca. 170 Aufträge von fast 30 Firmen, auch aus dem europäischen Ausland, bearbeitet. Das Hauptinteresse lag wieder beim Messen von Eigenspannungen, vornehmlich an kugelgestrahlten Getriebekomponenten. Darüber hinaus wurden z.b. interessante systematische Untersuchungen auf dem Gebiet des Korrosionsverhaltens metallischer Werkstoffe durchgeführt. Aktuelle Forschungsvorhaben Thermische Ermüdung von Magnesiumbasislegierungen Bearbeiter: Dipl.-Ing. Martin Krauß, Tel.: +49(0)561/ , mkrauss@uni-kassel.de Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Magnesiumbasislegierungen finden im Anlagen- und Fahrzeugbau immer häufiger Anwendung. Ihr Einsatz ist jedoch oftmals dadurch begrenzt, dass Kenntnisse über Versagensmechanismen und Festigkeiten fehlen, wenn neben wechselnden mechanischen auch wechselnde thermisch induzierte Beanspruchungen auftreten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden deshalb grundlegende Untersuchungen zur thermischmechanischen Ermüdung an einer Magnesiumknet- und einer Magnesiumdruckgusslegierung im Temperaturbereich von -50 bis 290 C durchgeführt. Der Schwerpunkt liegt auf der Fragestellung, wie sich Temperaturwechsel bei vollständiger Totaldehnungsbehinderung an definiert eingestellten Werkstoffzuständen hinsichtlich Mikrostruktur und (Mikro-) Eigenspannungszustand, Relaxationsverhalten, Rissbildung und Rissausbreitung auswirken. Dadurch soll eine umfassende Kenntnis sowohl über die wirkenden

4 4 Schädigungsmechanismen als auch über den zeitlichen Ablauf der Schädigung bei der thermisch-mechanischen Ermüdung von Magnesiumbasislegierungen gewonnen werden. Ermüdungsverhalten mechanisch randschichtverfestigter metallischer Werkstoffe bei schwingender Beanspruchung unter erhöhten Temperaturen Bearbeiter: Dr.-Ing. Igor Altenberger, Tel.: +49 (0)561/ , Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (Fortsetzung) In dem beantragten Projekt sollen grundlegende Erkenntnisse über das isotherme Ermüdungsverhalten mechanisch randschichtverfestigter metallischer Werkstoffe gewonnen werden. Insbesondere sollen mikrostrukturelle Kriterien erarbeitet werden, auf deren Basis der gezieltere Einsatz mechanisch randschichtverfestigter Bauteile unter schwingender Beanspruchung bei erhöhten Temperaturen ermöglicht wird. Die strukturelle Charakterisierung derart belasteter Werkstoffrandschichten soll sowohl durch etablierte Verfahren, wie z.b. die Röntgendiffraktometrie und die Aufnahme des Wechselverformungsverhaltens mittels servohydraulischer Prüftechnik als auch durch neuere Methoden der Randschichtcharakterisierung, wie z.b. die TEM Querschnittspräparation erfolgen. Hiermit sollen Wechselwirkungen zwischen Randschichtbehandlungsverfahren, sich einstellender Mikrostruktur bei Beanspruchung und der Schädigungsentwicklung ermittelt werden. Ein besonderer Schwerpunkt soll dabei auf der Untersuchung kurzer Risse liegen. Als Randschichtverfestigungsverfahren sollen das Kugelstrahlen, Festwalzen und die Laserschockbehandlung an Stählen und Leichtmetallen untersucht werden. Die Aufklärung der Mechanismen der Ermüdungsschädigung mechanisch randschichtverfestigter Bauteile bei erhöhten Temperaturen wird als Schlüssel auf dem Weg zur Herstellung maßgeschneiderter Randschichten durch thermomechanische Behandlung angesehen. Analyse der Geschwindigkeitsverteilung von Strahlmittelteilchen bei Kugelstrahlprozessen und ihre Auswirkung auf Almenintensität und randnahe Werkstoffeigenschaften Bearbeiter: Dr.-Ing. Wolfgang Zinn, Tel.: +49 (0)561/ od. 3699, Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (Fortsetzung) In der Praxis wird die Wirkung einer Strahlbehandlung integral mit Hilfe des Almentests beurteilt, der ein Maß für die umgesetzte kinetische Energie liefert. Der Randschichtzustand kugelgestrahlter Bauteile hängt jedoch nicht in eindeutiger Weise von der Almenintensität ab. Während der ersten beiden Versuchsjahre wurden deshalb die Geschwindigkeitsverteilungen der Strahlmittelteilchen bei für Umformungs- und Verfestigungsprozessen charakteristischen praxisüblichen Strahlbehandlungen quantitativ

5 5 erfasst und ihr Einfluss auf die Almenintensität und den Randschichtzustand ermittelt. Dabei wurden sowohl der Mittelwert als auch die Verteilung der Partikelgeschwindigkeit im Strahl in die Untersuchungen einbezogen. Es wurde festgestellt, dass in starkem Maße düsen- und strahlmittelspezifische Auswirkungen die Almenintensität bestimmen. Auch die bisher vorliegenden Ergebnisse über die Zusammenhänge zwischen den am Düsenaustritt vorliegenden Geschwindigkeitsverteilungen der Strahlmittelpartikel und den resultierenden Tiefenverteilungen von Eigenspannungen und Verfestigung sind nur zu verstehen, wenn weitere Störgrößen einbezogen werden. Im abschließenden dritten Jahr des Vorhabens soll in diesem Zusammenhang vor allem die Wirkung der Strahlmittelabmessungen betrachtet werden, die ihrerseits die Strahlmittelgeschwindigkeitsverteilungen beeinflussen. Dadurch werden Grundlagen für Kugelstrahlbehandlungen höherer Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erarbeitet, mit denen die Eigenschaften der Bauteile besser als bisher an das gewünschte Anforderungsprofil angepasst werden können. Einfluss plastischer Verformungen auf das richtungsabhängige Deformationsverhalten der Magnesiumbasislegierung AZ31 Bearbeiter: Dr.-Ing. Ulf Noster, Tel.: +49 (0)561/ , Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (Fortsetzung) Ziel der geplanten Arbeiten ist es, den Einfluss überelastischer Vorverformungen auf das Deformationsverhalten und den Bauschingereffekt der Magnesiumbasislegierung AZ31 zu erfassen und zu bewerten. Es wird erwartet, dass die schon im Ausgangszustand texturbedingte Anisotropie des Verformungsverhaltens sowie das Auftreten von Deformationszwillingen die Vorverformungsabhängigkeit der Spannungs-Dehnungs- Beziehungen bzw. den Bauschingereffekt in besonderer Weise beeinflussen. Die Untersuchungen sollen im Temperaturbereich zwischen 200 K und etwa 580 K durchgeführt werden, weil in diesem Intervall charakteristische Änderungen der Verformungsmechanismen auftreten. Dabei kommt der Zwillingsbildung eine wichtige Rolle zu, die systematisch untersucht werden soll. Insgesamt sind grundlegende Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen plastischer Verformung, Mikrostruktur und Bauschingereffekt von Magnesiumbasislegierungen zu erwarten, die auch für die Umformung und den zuverlässigen Einsatz entsprechender Werkstoffe in der Praxis von Bedeutung sind. Fertigungsoptimierung dünnwandiger Gussteile aus Leichtmetall Bearbeiter: Dipl.-Ing. Enrique Garcia Sobolevski, Tel.: +49 (0)561/ , garciaso@uni-kassel.de Kooperation: Fa. Meco Eckel GmbH, Biedenkopf-Wallau; MAGMA GmbH, Aachen; Volkswagen AG, Baunatal Förderung: BMBF (Fortsetzung)

6 6 Das geplante Vorhaben hat das Ziel, dünnwandige Leichtmetallbauteile im Druckgussverfahren verzugsfrei (verzugsarm) herzustellen. Schwerpunkte des Projektpartners "Institut für Werkstofftechnik - Metallische Werkstoffe, Universität Kassel" sind die Ermittlung der für die quantitative Modellierung erforderlichen Werkstoffdaten, die Bestimmung und Bewertung vorliegender Eigenspannungszustände, die Optimierung der Eigenspannungsmessverfahren für dünnwandige Bauteile sowie die Analyse von Richtprozessen. Den beim Giessen auftretenden Eigenspannungsverteilungen wird eine Schlüsselrolle im Zusammenhang mit Maß- und Formänderungen sowie den Eigenschaften der Bauteile zugesprochen. Anwendung eines bildgebenden Röntgenverfahrens zur In-situ Analyse von Biegespannungsverteilungen Bearbeiter: Dr.-Ing. Jens Gibmeier, Tel.: +49 (0)561/ , gibmeier@uni-kassel.de Förderung: HASYLAB (neu) Das elastisch-plastische Biegeverformungsverhalten eines Werkstoffes ist von großem praktischem Interesse. Nicht zuletzt wird der Biegeversuch vielfach zur Bestimmung mechanischer Kenngrößen verwendet. Trotzdem beinhaltet der Biegeversuch eine Reihe an unklaren Details, so dass zur Beschreibung elastisch-plastischer Biegemechanismen Vereinfachungen vorzunehmen sind. So wurde in der Vergangenheit viel Anstrengung investiert zur Beschreibung von Effekten, die das Biegeverformungsverhalten einer Probe nachhaltig beeinflussen können. Hierzu zählen beispielsweise Reibeffekte zwischen der Probe und dem Auflager der Biegevorrichtung, Eigenspannungsverteilungen oder die Veränderung der Querschnittsfläche der Probe während des Biegeversuchs. Effekte wie beispielsweise inhomogene Verformungserscheinungen (Lüdersbänder) sind bis heute nicht hinreichend genug verstanden. Den meisten Publikationen zu diesem Themenbereich ist gemein, dass die Untersuchungen, z.b. röntgenographische Spannungsanalysen, auf den höchstbeanspruchten Oberflächenbereichen (Außenfasern) durchgeführt wurden insbesondere wenn in-situ Lastspannungsuntersuchungen durchgeführt wurden. Aus diesem Grund wurden am Synchrotronforschungslabor Hasylab (DESY, Hamburg) in-situ Untersuchungen auf den Seitenflächen von unterschiedlich elastisch-plastisch verformten Biegeproben aus verschiedenen Stählen durchgeführt. Mit Hilfe einer bildgebenden Röntgenmethode wurden Last- und Eigenspannungsverteilungen als Funktion der Koordinate der Biegehöhe mit einer sehr hohen Ortsauflösung bestimmt, um die Effekte, die während des elastisch-plastischen Biegens der Proben auftreten besser zu verstehen. Die Spannungsverteilungen wurden mit einer lateralen Auflösung in Richtung der Biegehöhe von 24 µm bestimmt. Untersucht wurden die Stähle Ck45 (normalisiert), S690QL sowie 42CrMo4 (vergütet), die im einachsigen Zugversuch eine unterschiedlich ausgeprägte inhomogene Verformungserscheinung aufweisen.

7 7 Hochtemperaturermüdungsverhalten mechanisch randschichtverfestigter metallischer Werkstoffe Bearbeiter: Dipl.-Ing. Ivan Nikitin, Tel.: +49 (0)561/ , Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) in Rahmen der Emmy-Noether- Gruppe Die Lebensdauer metallischer Werkstoffe unter schwingender Beanspruchung wird durch den Randschichtzustand stark beeinflusst. Durch eine Randschichtoptimierung kann man nicht nur das Gewicht, sondern auch die Bauteilkosten durch günstigere Werkstoffe stark reduzieren. Im Rahmen dieser Arbeit stehen die Randschichtoptimierungen durch mechanische, thermische sowie thermomechanische Verfahren im Mittelpunkt. Die Stabilität der erzeugten Randschichten ist stark von der Temperatur bei der Ermüdung abhängig. Durch geeignete Oberflächenbehandlungen oder Kombinationen von Behandlungen kann man das Ermüdungsverhalten bei höheren Temperaturen optimieren. Ziel der Arbeit ist, am Beispiel von vier metallischen Werkstoffe (X5CrNi18 10, Ck45, Ti6Al4V und AZ31) die Grundmechanismen der Lebensdauerverbesserung bei schwingender Belastung zu ermitteln. Ermüdungsverhalten der Aluminiumbasislegierungen AlMg4,5Mn und AA6110 in verschiedenen Temperaturbereichen Bearbeiter: Dipl.-Ing. Patiphan Juijerm, Tel.: +49 (0)561/ , Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) in Rahmen der Emmy-Noether- Gruppe Aluminiumbasislegierungen finden im Fahrzeugbau immer häufiger Anwendung. Die Legierungen AlMg4,5Mn und AA6110 (Al-Mg-Si-Cu) sind nicht aushärtbare bzw. aushärtbare Knetlegierungen. Bei AA6110 werden die mechanischen Eigenschaften durch den Aushärtungsprozess gezielt eingestellt. Es ist bekannt, dass durch mechanische Oberflächenbehandlungen, wie z.b. Festwalzen, in vielen Fällen das Ermüdungsverhalten mechanischer Bauteilen verbessert werden kann. Allerdings ist unklar, ob mechanische Oberflächenbehandlungen bei erhöhten Temperaturen ihre Wirksamkeit zur Besserung der Ermüdungslebensdauer behalten. Festgewalzte Proben der Aluminiumbasislegierungen AlMg4,5Mn (F- Zustand) und AA6110 (T4-, T6- und T7-Zustand) werden deshalb im Temperaturbereich C isotherm ermüdet. Die Identifikation der mikrostrukturellen Prozesse, die zur Schädigung führen, erfolgt durch Röntgendiffraktometrie, durch die Aufnahme des Wechselverformungsverhaltens und durch transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen.

8 8 Emmy Noether-Nachwuchsgruppe Im Rückblick war das Jahr 2003 für die Emmy-Noether-Gruppe, die von Herrn Dr.-Ing. I. Altenberger geleitet wird, ein sehr arbeitsames, aber auch ein sehr erfolgreiches Jahr. Einen wesentlichen Beitrag hierzu leistete Herr Dipl.-Ing. Ivan Nikitin, der nach gut einem Jahr Zugehörigkeit zur Arbeitsgruppe bereits 5 Veröffentlichungen einreichen konnte. Ein weiteres Indiz für zügige, erfolgreiche Arbeit war die Berücksichtigung von Herrn Dr.-Ing. I. Altenberger auf einer Berufungsliste für eine C4-Professur. Die Arbeitsgruppe hat mittlerweile die endgültige Zusammensetzung gefunden und ist auf insgesamt 3 wissenschaftliche Mitarbeiter, 3 wissenschaftliche Hilfskräfte und eine Diplomandin angewachsen, wovon 3 Mitarbeiter aus DFG-Mitteln bezahlt werden. An dieser Stelle sei nicht nur den Doktoranden, Herrn Nikitin und Herrn Juijerm, sondern auch den beteiligten wissenschaftlichen Hilfskräften, Herrn Daude, Herrn Messer und Herrn Grüning herzlich für ihren engagierten Einsatz gedankt. Der Schwerpunkt der Untersuchungen der Emmy-Noether-Gruppe liegt derzeit in der mikrostrukturellen Charakterisierung hochtemperaturschwingbeanspruchter Randschichten und der Erzeugung neuartiger Randschichten mittels Laserschockverfestigung und thermomechanischem Festwalzen zur Verbesserung des Raum- und Hochtemperaturermüdungsverhaltens. Hierbei existiert eine fruchtbare Kooperation mit dem Lehrstuhl für Werkstoffkunde der Universität Paderborn unter der Leitung von Prof. H.J. Maier. Tagungen, Fortbildung und Fachausschusssitzungen Unter Leitung von Prof. D. Löhe (Karlsruhe) und Prof. B. Scholtes fand vom September 2003 die dreitägige Fortbildungsveranstaltung Entstehung, Ermittlung und Bewertung von Eigenspannungen statt. Aus Kassel waren Dr. J. Gibmeier sowie Dr. W. Zinn als Dozenten beteiligt. Wie schon in den vergangenen Jahren waren die Sitzungen des Fachausschusses Eigenspannungen, zu denen Prof. B. Scholtes am 7. und 8. April 2000 am DESY, Hamburg und am 6. und 7. November 2003 im Hause Daimler Chrysler, Stuttgart eingeladen hatte, gut besucht und boten eine Vielzahl interessanter Vorträge. Eine Reihe weiterer Tagungen und Fachausschusssitzungen wurden von Mitgliedern des Institutes besucht:

9 9 Sitzung des FA "Mechanische Oberflächenbehandlung" der DGM am in Celle Dr. W. Zinn, Dipl.-Ing. U. Noster, Dipl.-Ing. M. Krauß, Dipl.-Ing. I. Nikitin, Dipl.-Ing. M. Machalowska, Dr.-Ing. I. Altenberger Sitzung des FA "Materialermüdung" der DGM am in München Dipl.-Ing. U. Noster, Dipl.-Ing. M. Krauß, Dipl.-Ing. I. Nikitin, Dipl.-Ing. M. Machalowska, Dr.-Ing. I. Altenberger Sitzung des FA Magnesium der DGM am in Bremen Dipl.-Ing. M. Krauß 59. Härtereikolloquium der AWT am in Wiesbaden Prof. B. Scholtes, Dr.-Ing. I. Altenberger, Dipl.-Ing. I. Nikitin Sitzung des FA Materialermüdung der DGM am in Wolfsburg Dr.-Ing. I. Altenberger, Dipl.-Ing. I. Nikitin, Dipl.-Ing. P. Juijerm Sitzung des FA Mechanische Oberflächenbehandlungen der DGM am in Petershausen Dr.-Ing. I. Altenberger, Dipl.-Ing. P. Juijerm Industriesymposium SFB Distortion Engineering, , Sonderforschungsbereich 570, Stiftung Institut für Werkstofftechnik in Bremen Dipl.-Ing. E. Garcia - Sobolevski Sitzung des FA "Magnesium" der DGM am in Aachen Dipl.-Ing. U. Noster Mitgliedschaften und Mitarbeit in Gremien Am 5. und 6. Juni 2003 fand auf Einladung des Institutes ein Nachwuchstreffen des Wissenschaftlichen Arbeitskreises Werkstofftechnik (WAW) statt. Diese regelmäßig stattfindenden Treffen haben das Ziel, ein Netzwerk jüngerer Wissenschaftler zu bilden, die in ihren jeweiligen Instituten mit Leitungsfunktionen beauftragt sind. Aus Kassel nahmen Dr. Altenberger, Dr. Gibmeier sowie Dr. Zinn teil. Am 8. September 2003 tagte der Apparateausschuss der DFG im Eulensaal der Murhard schen Bibliothek. Dieser Ausschuss ist für die Begutachtung sämtlicher im HBFG-Verfahren finanzierter Großgeräte in Deutschland zuständig. Anlass für die Sitzung in Kassel war die letztmalige Teilnahme von Prof. B. Scholtes, der diesem Gremium sechs Jahre angehört hatte.

10 10 Dr. I. Altenberger wurde in das Gutachtergremium des International Journal of Fatigue berufen. Prof. B. Scholtes wurde in das Scientific Advisory Board der 11 th International Conference On Fracture berufen. Am 1. und 2. Oktober 2003 nahm Prof. B. Scholtes als Gutachter an der Begehung des Sonderforschungsbereiches Distortion Engineering an der Universität Bremen teil. Prof. B. Scholtes wurde für das Fachgebiet Werkstofftechnik als Fachgutachter in das neu etablierte Fachkollegium der Deutsche Forschungsgemeinschaft gewählt. Internationale Schwerpunktkonferenzen 132. Annual TMS-Meeting in San Diego (CA), USA Die Gigantomanie dieser wohl größten Werkstoff-Konferenz und -messe weltweit ist allein daran zu erkennen, dass in insgesamt 48 Symposien 1900 Konferenzbeiträge von 3500 Teilnehmern eingingen, 50 Preise verliehen und Tassen Kaffee konsumiert wurden! In zahlreichen Parallelveranstaltungen, die von Themenbereichen wie etwa nanokristalline Materialien und Titanaluminide bis hin zu Umweltschutz und Energiepolitik reichten, wurde über den aktuellen Stand in der Materialforschung berichtet. Die Emmy- Noether-Gruppe war durch Herrn Dr.-Ing. Igor Altenberger und seinen Projektpartner und ehemaligen Kollegen von der University of California, Herr Dr.-Ing. Ravi Nalla beteiligt und berichtete über Eigenspannungsrelaxation und Mikrostrukturen in mechanisch randschichtverfestigten (z.b. laserschockverfestigten), hochtemperaturschwingbeanspruchten Ti-Legierungen. 10 th World Titanium Conference in Hamburg Die wichtigste Konferenz zum Werkstoff Titan und dessen Eigenschaften, Anwendungen und Mikrostruktur fand dieses Jahr in Hamburg im Congress Center statt. Herr Dr.-Ing. U. Noster und Herr Dr.-Ing. I. Altenberger beteiligten sich mit einem Beitrag zum Hochtemperaturermüdungsverhalten einer laserschockverfestigten und festgewalzten - - Titanlegierung. Auf dieser Tagung wurden 576 papers vorgestellt, wovon 96 aus Deutschland stammten. Ein interessanter Aspekt der Tagung waren Betriebsbesichtigungen bei Airbus, Lufthansa und bei der GKSS, welche einen tieferen Einblick in die Luftfahrtindustrie und die dort eingesetzten Werkstoffe anboten.

11 11 International Workshop Thermal Fatigue of Tools, Albi-Carmaux, France Im Rahmen der 6 th International Tools Conference (Karlstad, Schweden, September 2003) wurde aufgrund des großen Interesses an der thermischen Ermüdung von Werkzeugen beschlossen, zu diesem Themengebiet einen separaten Workshop anzubieten. Dieser erste Workshop wurde von der Ecole des Mines d Albi-Carmaux veranstaltet und von ca. 60 Teilnehmern aus Europa, den USA, Australien und Afrika besucht. Er bestand im wesentlichen aus acht Übersichtsvorträgen, die durch zahlreiche Posterpräsentationen zu aktuellen Forschungsarbeiten ergänzt wurden. Herr Dipl.-Ing. M. Krauß lieferte hierzu einen Beitrag durch Präsentation eines Posters zum thermischen Ermüdungsverhalten des kugelgestrahlten Warmarbeitsstahls X38CrMoV 5-1. Neue Geräte Rechnergesteuertes Mikrohärteprüfsystem Typ Fischersope H100 für instrumentierte Eindringprüfungen u.a. nach DIN EN ISO (Martenshärteprüfung). Prüfkraftbereich 0,4 mn 1 N. Rechnergesteuertes Röntgendiffraktometer (Fa. Agfa NDT Pantak Seifert) zur Bestimmung von Eigenspannungen bei hoher Ortsauflösung sowie zur Textur- und Phasenanalyse. Der Probenmanipulator zur Messung im Psi-mode ist zur Bewegung von großen Werkstücken (Masse bis zu 15 kg) ausgelegt. Für die Eigenspannungsanalysen im Mikrobereich wird in dem jeweiligen Messbereich eine Fehlerkugel 20 µm gewährleistet. Mechanische Festwalzvorrichtung der Fa. Ecoroll für Hochtemperaturfestwalzversuche. Vorrichtung zur thermischen Ermüdung von Werkstoffen im Temperaturbereich 50 C bis C. Diese Versuchseinrichtung wurde von Herrn Dipl.-Ing. M. Krauß im Rahmen des von ihm bearbeiteten DFG-Projektes entwickelt.

12 12 Abbildung 1: Transport des 1,8 to schweren Diffraktometers Veröffentlichungen I. Altenberger, E.A. Stach, G. Liu, R.K. Nalla, R.O. Ritchie An in situ transmission electron microscope study of the thermal stability of near-surface microstructures induced by deep rolling and laser-shock peening Scripta Materialia 48 (2003), R.K. Nalla, I. Altenberger, U. Noster, G. Y. Liu, B. Scholtes, R. O. Ritchie On the influence of mechanical surface treatments deep rolling and laser shock peeningon the fatigue behaviour of Ti-6Al-4V at ambient and elevated temperatures Mater. Sci. Eng. A355 (2003), 216. I. Altenberger, R.K. Nalla, U. Noster, G. Liu, B. Scholtes, R. O. Ritchie Verhalten laserschockverfestigter und festgewalzter Randschichten der Ti-Legierung Ti- 6Al-4V bei schwingender Beanspruchung unter erhöhten Temperaturen Mat. Wiss. u. Werkstofftech. 34 (2003), 529. U. Noster, B. Scholtes Isothermal Strain Controlled Quasi-Static and Cyclic Deformation Behavior of Magnesium Wrought Alloy AZ31 Zeitschrift für Metallkunde 94 (2003), 559.

13 13 U. Noster, B. Scholtes Bauschingereffekt und mechanische Zwillingsbildung der Magnesiumlegierung AZ31 HTM 58 (2003), 322. J. Gibmeier, R. Diederich, B. Hasse, B. Scholtes Application of an X-ray Imaging Technique for In-situ Analyses of Bending Stress Distributions Jahresbericht des Hasylab 2003, Hamburg. J. Gibmeier, B. Scholtes Microhardness Testing as a Tool for Residual Stress Analysis Proceedings of the International Conference on Advanced Technology in experimental Mechanics 2003 (ATEM 03), Nagoya, Japan. R.L. Peng, N. Rode, M. Odén, J. Gibmeier, B. Scholtes Characterisation of residual stress distribution in clinching joints of carbon steel by diffraction methods Materials Science and Technology, 1 March 2003, Vol. 19, No. 3, 336. U. Noster, I. Altenberger, R.O. Ritchie, B. Scholtes Isothermal Fatigue Behavior and Residual Stress States of Mechanically Surface Treated Ti-6Al-4V: Laser Shock Peening vs. Deep Rolling Shot Peening (Ed. L. Wagner), Wiley-VCH, Weinheim, 2003, 447. I. Altenberger, U. Noster, R.O. Ritchie, B. Scholtes High Temperature Fatigue of Mechanically Surface Treated Materials Shot Peening (Ed. L. Wagner), Wiley-VCH, Weinheim, 2003, 483. I. Altenberger Alternative mechanical surface treatments - microstructure, residual stresses and fatigue behavior Shot Peening (Ed. L. Wagner), Wiley-VCH, Weinheim, 2003, 421. I. Altenberger, R.K. Nalla, U. Noster, B. Scholtes, R.O. Ritchie On the fatigue behavior and associated effect of residual stresses in deep-rolled and laser shock peened Ti-6Al-4V at ambient and elevated temperature Proc. 132 nd Annual TMS Meeting, San Diego, March 2 nd, 2003, 359. I. Altenberger, U. Noster, R.K. Nalla, R.O. Ritchie, B. Scholtes Residual stress relaxation in fatigue of mechanically surface treated materials Proc. 132 nd Annual TMS Meeting, March 2 nd, San Diego, 2003, 312. I. Nikitin, B. Scholtes, H.J. Maier, I. Altenberger High temperature fatigue behavior and residual stress stability of laser-shock peened and deep rolled austenitic steel AISI 304 Scripta Materialia 50 (2004), 1345.

14 14 Vorträge I. Altenberger Das Emmy-Noether-Programm der DFG Eine sinnvolle Alternative zur Habilitation? Werkstofftechnik-Seminar, Universität Kassel, I. Altenberger, U. Noster, R.K. Nalla, B. Scholtes, R.O. Ritchie Residual stress relaxation in fatigue of mechanically surface treated materials 132 nd Annual TMS Meeting, San Diego, I. Altenberger, R.K. Nalla, U. Noster, B. Scholtes, R.O. Ritchie On the fatigue behaviour and associated effect of residual stresses in deep-rolled and laser shock peened Ti-6Al-4V at ambient and elevated temperature 132 nd Annual TMS Meeting, San Diego, I. Altenberger Hochtemperaturermüdung der laserschockverfestigten und festgewalzten Titanlegierung Ti-6Al-4V Adelbodener Werkstoffseminar 2003, P. Juijerm, I. Altenberger, U. Noster, B. Scholtes Isothermes Wechselverformungsverhalten und Eigenspannungsstabilität der festgewalzten Aluminiumlegierung AlMg4,5Mn DGM-Fachausschuss Mechanische Oberflächenbehandlung, Petershausen, I. Nikitin, I. Altenberger Hochtemperaturermüdungsverhalten und Eigenspannungsstabilität des laserschockverfestigten und festgewalzten austenitischen Stahls X5CrNi DGM Fachausschuss Materialermüdung, Wolfsburg, I. Altenberger Nanoskalige Randschichten Center for Interdisciplinary Nanostructure Science and Technology, Kassel, I. Altenberger, U. Noster, R.K. Nalla, B. Scholtes, R.O. Ritchie Effect of Deep Rolling on the Fatigue Behaviour of Ti-6Al-4V at Ambient and Elevated Temperatures World Titanium Conference, Hamburg, I. Altenberger Zum Hochtemperaturermüdungsverhalten der Titanlegierung Ti-6Al-4V im laserschockverfestigten und festgewalzten Zustand WAW-Nachwuchstreffen, Kassel,

15 15 I. Altenberger, I. Nikitin Alternative mechanische Oberflächenbehandlungsverfahren zur Schwingfestigkeitssteigerung 59. Härtereikolloquium, Wiesbaden, I. Altenberger Laserschockverfestigung - eine Methode zur Steigerung der Schwingfestigkeit metallischer Werkstoffe Werkstoff-Seminar, Universität Siegen, W. Zinn Eigenspannungsmessungen an lasergehärteten Bauteilen AWT Fachausschuss 13 Eigenspannungen ; DaimlerChrysler Stuttgart, M. Krauß, B. Scholtes Thermal Fatigue of Shot Peened Hot-Work Steel AISI H11 International Workshop Thermal Fatigue of Tools, Albi-Carmaux, France, Posterpräsentation E. Garcia-Sobolevski Leichtbauteile fürs Auto: Kooperation der UNIK mit der Industrie City-Point Kassel, Uni live vom J.Gibmeier Eigenspannungsanalyse nach der Bohrlochmethode bei Vorliegen von Eigenspannungsgradienten Adelbodener Werkstoffseminar, Adelboden, Schweiz, J. Gibmeier Bestimmung von Biegeeigenspannungsverteilungen mit Hilfe einer bildgebenden Röntgenmethode AWT Fachausschußsitzung 13 Eigenspannungen, Hasylab Hamburg, J. Gibmeier Eigenspannungsanalyse nach der Bohrlochmethode bei Vorliegen von Eigenspannungsgradienten WAW Nachwuchstreffen, , Kassel J. Gibmeier Einfluss von Last- und Eigenspannungen auf die Ermittlung mechanischer Kenngrößen mittels instrumentierter Eindringhärteprüfung AWT Fachausschuss 13 Eigenspannungen ; DaimlerChrysler Stuttgart, J. Gibmeier Microhardness Testing as a Tool for Residual Stress Analysis International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003 (ATEM 03), Nagoya, Japan,

16 16 U. Noster Zum Verformungsverhalten der Magnesiumbasislegierungen AZ31 und AZ91 bei zyklischen und quasi-statischen Beanspruchungen im Temperaturbereich 20 C 300 C Disputationsvortrag, J. Gibmeier Zum Einfluss von Last- und Eigenspannungen auf die Ergebnisse instrumentierter Eindringhärteprüfungen Disputationsvortrag, Promotionen - Ulf Noster: Zum Verformungsverhalten der Magnesiumbasislegierungen AZ31 und AZ91 bei zyklischen und quasi-statischen Beanspruchungen im Temperaturbereich 20 C 300 C, 23. September 2003 Gutachter: Prof. Dr.-Ing. habil. B. Scholtes Prof. Dr.-Ing. habil. H.-J. Christ - Jens Gibmeier: Zum Einfluss von Last- und Eigenspannungen auf die Ergebnisse instrumentierter Eindringhärteprüfungen, 6. Februar 2004 Gutachter: Prof. Dr.-Ing. habil. B. Scholtes Prof. Dr.-Ing. habil. H.-D. Tietz Diplomarbeiten Diplom II: - Klaus Timmermann: Finite Element Simulation von Kugeleindruckversuchen - Identifikation von Materialparametern zur Beschreibung eines Materialmodells der Viskoplastizität bei finiten Verzerrungen, (März 2004) Diplom I: - Kai Asbrand: Charakterisierung des Einflusses einer Kugelstrahlbehandlung reparaturgeschweißter Leichtmetallgusslegierungen, (Februar 2003)

17 17 - Özer Ince: Untersuchungen zur Eigenspannungsausbildung beim Kugelstrahlen mit unterschiedlichen Parametern, (April 2003) - Natalja Kopteva: Statistische Auswertung von Ermüdungsversuchen, (Juli 2003) - Stefan Frese: Kugelstrahlen mit unterschiedlicher Strahlmittelgeschwindigkeit - Vergleich der Eigenspannungen, (August 2003) - Michael Gießler: Vergleichende Untersuchung der Wärmebehandlungsverfahren Gasaufkohlung mit Ölbadabschreckung und Niederdruckaufkohlung mit Hochdruckgasabschreckung, (Januar 2004) - Carsten Noll: Vergleichende Untersuchung der Wärmebehandlungsverfahren Gasaufkohlung mit Ölbadabschreckung und Niederdruckaufkohlung mit Hochdruckgasabschreckung, (Januar 2004) - Rolf Diederich: Zum Einfluss von Last- und Eigenspannungen auf die Ergebnisse von registrierenden Härteprüfungen, (Februar 2004) - Thorsten Manns: Comparatative Residual Stress Analyses by X-ray Diffraction and the Incremental Hole Drilling Technique in MAG Weld Zones of Carbon Steel 17Mn4, (Februar 2004) - Taisir Ghwila: Einfluss des Bauschingereffekts und der mechanischen Zwillingsbildung auf das isotherme Verformungsverhalten der Mg-Basislegierungen AZ31 und AZ91, (März 2004) Studienarbeiten - Andreas Meister, Quantitative Bewertung der mechanischen Zwillingsbildung der Magnesiumbasislegierung AZ31 mittels bildanalytischer Methoden, (Juni 2003) - Rolf Diederich: Untersuchung zur Durchführbarkeit der dreiachsigen Eigenspannungsanalyse mit hochenergetischer Synchrotronstrahlung in Transmission, (August 2003) - Florian Steiner: Kurzzeitkriechverhalten der Magnesiumlegierungen AZ31 und AZ91, (September 2003) - Henrik Strotmann: Kurzzeitkriechverhalten der Magnesiumlegierungen AZ31 und AZ91, (September 2003) - Norman Manasek: Eigenspannungs- und Härteuntersuchungen an dynamisch geclinchten Blechen, (September 2003)

18 18 - Stephan Krug: Konstruktion und Inbetriebnahme einer Drehvorrichtung zum rotationssymmetrischen elektrolytischen Abtragen von Rundproben, (September 2003) - Jost Daude: Eigenspannungsstabilität in festgewalzten, isotherm schwingbeanspruchten Proben des austenitischen Stahls X5CrNi S, (Oktober 2003) - Christian Rüppel: FEM Simulation von Kugeleindruckversuchen - Einfluss von Eigenspannung auf charakteristische Kenngrößen der registrierenden Eindringhärteprüfung, (Oktober 2003) - Davide Iacovelli: FEM Simulation des Bohrlochverfahrens unter Berücksichtigung unterschiedlicher geometrischer Randbedingungen, (Oktober 2003) - Philipp Brosche: Röntgenographische Untersuchung zur Ausbildung von dreiachsigen Eigenspannungen in 2-phasigen Werkstoffen infolge von plastischen Kugeleindruckversuchen, (Januar 2004) Lehrveranstaltungen Sommersemester 2003 Werkstofftechnik I (Prof. Dr.-Ing. B. Scholtes) Schweißtechnik I (Dr.-Ing. Wolfgang Zinn) Schweißtechnik III (Dr.-Ing. Wolfgang Zinn) Einführung in die Projektarbeit: Leichtbau mit metallischen Werkstoffen (Prof. Dr.-Ing. B. Scholtes und Mitarbeiter) Einführung in das Versagen von Konstruktionswerkstoffen (Dipl.-Ing. J. Gibmeier) Schwingfestigkeit und Randschichtoptimierung (Dr.-Ing. Igor Altenberger) Gießen von Leichtmetallen (Dr.-Ing. R. Herzog) Sinterwerkstoffe (Prof. Dr.-Ing. H. Tietz) Schweißtechnik Praktikum (Dr.-Ing. Wolfgang Zinn) Wintersemester 2003/2004 Praktikum Werkstofftechnik (gemeinsam mit den Fachgebieten Kunststoff- und Recyclingtechnik sowie Qualität und Zuverlässigkeit) Werkstofftechnik II (Prof. Dr.-Ing. B. Scholtes) Ergänzungen zu den Grundlagen der Werkstofftechnik (Prof. Dr.-Ing. B. Scholtes und Mitarbeiter) Werkstoffprüfung mit Röntgenstrahlen (Dr.-Ing. Wolfgang Zinn) Schweißtechnik II (Dr.-Ing. Wolfgang Zinn)

19 19 Gefüge und Eigenschaften metallischer Werkstoffe (Dr.-Ing. Igor Altenberger) Seminar Werkstoffestechnik Sommersemester 2003 Kunststofffolien Neue Konzepte für die Karosserie-Außenhaut Montag, 12. Mai 2003, Dr.-Ing. A. Kessler, BASF, Ludwigshafen Simulation des Fertigungsverfahrens Giessen Montag, 19. Mai 2003, Dr.-Ing. A. Egner-Walter, MAGMA Gießereitechnologie GmbH, Aachen Additive für die Kunststoffverarbeitung Montag, 26. Mai 2003, Dr. G. Lübke, Clariant, Ahrensburg Optimierung einer Klebverbindung mit CAO Montag, 2. Juni 2003, Dipl.-Ing. B. Weisse, EMPA, Dübendorf (CH) Sanierung von Mauerwerk mit CFK und GFK Montag, 30. Juni 2003, Dipl.-Ing. C. Bieker, Institut für Werkstofftechnik Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, Universität Kassel AFM Observation of Fatigue Crack Growth and Discrete Dislocation Analysis Montag, 7. Juli 2003, Dr. Y. Motoyashiki, Institut für Werkstofftechnik Qualität und Zuverlässigkeit, Universität Kassel Automobile Leichtbaukonzepte Montag, 14. Juli 2003, Dr. Th. Gänsicke, Volkswagen AG, Wolfsburg Spezielle Eigenschaften und Anwendungen des duroplastischen Werkstoffes SMC Montag, 21. Juli 2003, R. Liebold, Menzolit-Fibron GmbH, Bretten

20 20 Wintersemester 2003/2004 Simulation thermisch beanspruchter Strukturklebungen unter dem Einfluss unterschiedlicher -Werte in Mischverbindungen Montag, 10. November 2003, Dipl.-Ing. H. Wetter, Audi AG, Ingolstadt Werkstoffe der Hochleistungskeramik - Herstellung und Charakterisierung an der BAM Montag, 17. November 2003, Dr.-Ing. R. Wäsche, BAM Berlin Mikrorissausbreitung in metallischen Werkstoffen - Phänomenologie und Modellierung Montag, 24. November 2003, Dr.-Ing. U. Krupp, Universität Siegen Simulation des Spannungsaufbaus und der Fügeteilverformung während der Warmhärtung von Klebstoffen Montag, 1. Dezember 2003, Dipl.-Ing. J. Jendrny, LWF, Universität Paderborn Überblick und Neuentwicklungen auf dem Gebiet der mechanischen Fügetechnik Montag, 15. Dezember 2003, Dipl.-Ing. B. Kraß, LWF, Universität Paderborn Microcrack initiation in a martensitic steel Montag, 12. Januar 2004, Dipl.-Ing. X. Huang, Institut für Werkstofftechnik - Qualität und Zuverlässigkeit, Universität Kassel Direktverschraubung von Thermoplasten Montag, 19. Januar 2004, Dipl.-Ing. S. Weitzel, EJOT Engineering GmbH, Biedenkopf- Wallen Langzeitverhalten von naturfaserverstärktem Polypropylen Montag, 2. Februar 2004, Dipl.-Ing. K. Specht, Institut für Werkstofftechnik Kunststoffund Recyclingtechnik, Universität Kassel

21 21 Polymere Mikroschäume aus Polycarbonat und Polyamid Montag, 9. Februar 2004, Dipl.-Ing. H. Kirschling, Institut für Werkstofftechnik - Kunststoffund Recyclingtechnik, Universität Kassel Preise Prof. B. Scholtes wurde von den Studierenden des Fachbereichs Maschinenbau für die im Sommersemester 2003 (Studienjahr 2002/2003) gehaltenen Vorlesungen als bester Dozent in der Kategorie Didaktik ausgezeichnet. Auslandsaufenthalte Studentenaustausch Stéphanie Nanga Nyongha, von der ENSAM-Angers, Frankreich, von bis an der Universität Kassel Thorsten Manns, Universität Kassel, von bis an der Universidade de Coimbra, Portugal Barbara Grzesińska, von der Technischen Universität Szczecin, Polen, von bis an der Universität Kassel Anna Szydłowska, von der Technischen Universität Szczecin, Polen, von bis an der Universität Kassel Auslandsaufenthalte J. Gibmeier, Neutron Research Laboratory in Studsvik, Schweden, vom Taib Amghari, Neutron Research Laboratory in Studsvik, Schweden vom

22 22 Neue Mitarbeiter Dipl.-Ing. Marco Grüber Studium: Maschinenbaustudium Schwerpunkt: Kunststoffverarbeitung Diplom I: Wiederverwertung von Polyamid 6 Altmaterial Arbeitsgebiete: - Zertech - Messung von Eigenspannungen und Werkstoffprüfung an behandelten Metallbauteilen - Industrieaufträge Dipl.-Ing. Rolf Diederich Studium: Maschinenbaustudium Schwerpunkt: Werkstoff- und Konstruktionstechnik Diplom I: Zum Einfluss von Last- und Eigenspannungen auf die Ergebnisse von registrierenden Härteprüfungen Arbeitsgebiete: Leiter des Mikroskopielabors Herr Dipl.-Ing. C. Speicher hat das Institut am 30.September 2003 verlassen und ist seit am Ministerium für Umwelt und Verkehr in Stuttgart beschäftigt. Herr Dr.-Ing. U. Noster ist nach dem erfolgreichen Abschluss seiner Dissertation am 31. März 2004 aus dem Institut ausgeschieden und hat eine Tätigkeit am ARC Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen (Österreich) aufgenommen.

23 23 Mitarbeiter Prof. Dr.- Ing. habil. Berthold Scholtes (Geschäftsführender Direktor des Instituts für Werkstofftechnik) Tel Sekretariat Doris Thumser Wissenschaftliche Mitarbeiter Dr.-Ing. Jens Gibmeier (Röntgenographie, FEM-Simulationen, statische Prüfung) Dipl.-Ing. Martin Krauß (Schwingfestigkeit, Wärmebehandlung und Korrosion) Dipl.-Ing. Magdalena Machalowska (Röntgenographie) Dipl.-Ing. Enrique Garcia Sobolevski (FEM-Simulationen, Bohrlochgerät) Dr.-Ing. Wolfgang Zinn (akademischer Oberrat, Leiter der Röntgenographie, Zertech) Emmy Noether-Nachwuchsgruppe Dr.-Ing. Igor Altenberger (Leiter der Nachwuchsgruppe) Dipl.-Ing. Patiphan Juijerm (Schwingfestigkeit, Randschichtoptimierung) Dipl.-Ing. Ivan Nikitin (Schwingfestigkeit, Randschichtoptimierung) Technische Angestellte (Labor/Technik) Wolfgang Bierwind (Techniker) Dipl.-Ing. Rolf Diederich (Leiter der Mikroskopie) Dipl.-Ing. Günter Fehrl (Laboringenieur) Christian Franz (Techniker) Manfred Rehbaum (Metallograph) Dipl.-Ing. Helmut Richter (Techniker) Dipl.-Ing. Marco Grüber, (Industrieaufträge, Zertech) Dipl.-Ing. Franz Tschöpe (Laboringenieur) Studentische/wissenschaftliche Hilfskräfte Taib El Amghari (Röntgenographie, Zertech) Jost Daude (Röntgenographie, Emmy Noether-Gruppe) Carsten Bax (Röntgenographie, Zertech) Taisir Ghwila (Schwingfestigkeit) Alexander Grüning (Emmy Noether-Gruppe) Simon Malkomes (Elektrochemie, Korrosion) Albert Messer (Schwingfestigkeit, Röntgenographie, Emmy Noether-Gruppe) Andreas Moser (Webdesign, Skripte, Layout, PR) Ville-Matti Paul (Technik) Stefan Waldmann (Röntgenographie, Zertech)

24 Institutsleben Dipl.-Ing. Enrique Garcia- Sobolevski als Vertreter des Institutes im City-Point während der Uni Live -Tage von bis Die Fußballmannschaften Stahl Nordstadt und Saki s Schwäger bei Uni in Bewegung 2003, diesmal mit weiblichem Mitglied In Bad Hersfeld...und noch mal alle gemeinsam