Digitale Bildkorrelation in der...

Digitale Bildkorrelation in der Werkstoffkunde

–

Eine effiziente Methode zur Charakterisierung der

Schädigungsentwicklung

Dr.-Ing. Thomas Niendorf

Neue Methoden der Werkstoffprüfung

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1. Theoretische Grundlagen

• Dehnungsmessung

• Digitale Bildkorrelation (DIC)

2. DIC in der Literatur

3. Experimentelles

• Probenvorbereitung

• Verwendete Geräte

• Versuchsdurchführung

Inhalt

DIC in der Werkstoffkunde

3

4. Versuche unter monotoner Last

• Untersuchte Systeme / Fragestellungen

• Ergebnisse

5. Ermüdungsexperimente

• Untersuchte Systeme / Fragestellungen

• Ergebnisse

Inhalt


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Dehnungsmessung in der Materialprüfung

• Dehnungsmessstreifen (DMS)

• nur kleine Dehnungen (~ 1 %)

• geringes Temperaturintervall

• Extensometer

• diverse Bauformen

• hohe Prüffrequenzen kritisch

• Optische Verfahren

• Laserextensometer

• optische Messstreifen

• thermische Analyse

1. Grundlagen


Kontakt erforderlich

Mittelwert

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Digitale Bildkorrelation (DIC)

• berührungsloses Verfahren

• benötigt Bildmaterial (Graustufen)

• 2D- und 3D-DIC verfügbar

• hohe Auflösung möglich

• große Dehnungen messbar

• Messungen an Proben

und Bauteilen

1. Grundlagen


Lokale

Dehnungsverteilung

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Vorgehen bei einer DIC Messung

• Oberflächenpräparation

• Referenzaufnahme des unverformten Zustands

• Aufnahmen der verformten Zustände

• Berechnung der Oberflächenverschiebungen /-dehnungen

• Graphische Darstellung der Ergebnisse

1. Grundlagen


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Generelle Anforderungen an die Oberflächen

• Oberflächenmuster ist an die Messaufgabe anzupassen

• beschränkt Auflösung

• Grauwertkontrast erforderlich

• möglichst fein verteilt

• nicht periodisch

• stochastisch über die Oberfläche verteilt

• keine Kontraständerung während Messung

• Partikel unverformbar/ ortsfest

• keine Oxidation

• keine neuen Kontraste, z.B. Gleitstufen, …

1. Grundlagen


8

Generelle Anforderungen an die Oberflächen

1. Grundlagen


natürliche unregelmäßige Probenoberfläche

künstlich aufgebrachtes Punktemuster

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Versuchsbegleitende Aufnahmen

1. Grundlagen


80 µm

Unverformt

Referenzaufnahme

Dl = 1 mm Dl = 3 mm

Aufnahmen bei bekannter globaler Verformung

Verfolgung lokaler Verschiebungen über Mustererkennung

10

Versuchsbegleitende Aufnahmen

1. Grundlagen


Verfolgung lokaler Verschiebungen über Mustererkennung

Berechnung von Dehnungen aus den ermittelten

Verschiebungsfeldern (Verschiebungen/Verzerrungen)

2 2

xx

u 1 u v[ ]

x 2 x x (0.1)

2 2

yy

v 1 u v[ ]

y 2 y y (0.2)

xy

1 u v 1 u u v v[ ] [ ]

2 y x 2 x y x y

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Ermittlung der Verschiebungen mittels DIC

1. Grundlagen


Verschiebung des Punktes P:

x* = x + u + du/dx Dx + du/dy Dy

y* = y + v + dv/dx Dx + dv/dy Dy

Verschiebung des Punktes O:

x* = x + u

y* = y + v

Verwendung von „Subsets“

Unterteilung der Aufnahmen

in endlich viele Subbereiche

Quelle: Kirugulige et. al. Measurement of transient deformations using DIC

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1. Grundlagen



Anpassung der Subset-Größe für jede Berechnung erforderlich

• Subsets möglichst groß für sichere Berechnung

• Subsets möglichst klein für hohe Auflösung

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Anpassung der Subset-Schrittweite für jede Berechnung erforderlich

• Schrittweite möglichst groß für schnelle Berechnung

• Schrittweite möglichst klein für hohe Auflösung

1. Grundlagen



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1. Grundlagen



Auflösung vs. Rauschen

Auflösung vs. Rechenzeit

Anpassung der Subset-Größe für jede Berechnung erforderlich

• Subsets möglichst groß für sichere Berechnung

• Subsets möglichst klein für hohe Auflösung

Anpassung der Subset-Schrittweite für jede Berechnung erforderlich

• Schrittweite möglichst groß für schnelle Berechnung

• Schrittweite möglichst klein für hohe Auflösung

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• Zuordnung eines Grauwertes von 0 bis 127 für jeden Pixel

im Referenzbild Grauwert = f(Helligkeit)

Grauwertmatrizen

• Suche von ähnlichen Matrizen im Folgebild

Cross Correlation Coefficient rij

1. Grundlagen


bei der Zuordnung durch:

* *

* *

i j i ji j

ij2 2

1 2 1 2 i j i ji j i j

[F(x ,y ) F][G(x ,y ) G]u u v vr (u,v, , , , ) 1

x x x x [F(x ,y ) F] [G(x ,y ) G]

F: Grauwerte der Referenzaufnahme; G: Grauwerte der verformten Aufnahme

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Interpolation

• Anwendung verschiedener Interpolationsverfahren

• Max. mögliche Auflösung

der Verschiebungen

1. Grundlagen


1/50 der Pixelgröße

Quelle: Sutton M.A.: Advances in Two-Dimensional and Three-Dimensional Computer Vision

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1. Grundlagen


bei der Zuordnung durch:

* *

* *

i j i ji j

ij2 2

1 2 1 2 i j i ji j i j

[F(x ,y ) F][G(x ,y ) G]u u v vr (u,v, , , , ) 1

x x x x [F(x ,y ) F] [G(x ,y ) G]

Cross Correlation Coefficient rij

• rij = 0 für exakte Lösung

• Aber: Interpolierte Grauwertintensitäten

• Daher: Minimierung von rij ist Zielgröße

umliegenden Pixelpunkte.

Numerische Verfahrensroutinen:

Correlation Coefficient Curve-fitting, Coarse-fine, …Quelle: Abante-Bueno et.al. Investigation of crack growth in functionally graded materials

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Darstellung der DIC Ergebnisse

• Graphische Farbdarstellungen

(in-/ teiltransparent)

• Verschiebungen

• Dehnungen

• Hauptdehnungen

• Korrelationsgüte

• …

1. Grundlagen


Quelle: Correlated Solutions

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Einsatz von DIC für folgende Fragestellungen(punktuelle Auflistung ohne Anspruch auf Vollständigkeit)

• Verformungsverhalten von Blechen im Walzprozess

• Versagen in Laminatwerkstoffen

• Rissausbreitungsverhalten

(über Tomographie auch in 3D)

• Verformungsverhalten von Biomaterialien

(Knochen, …)

• Thermische Ausdehnung dünner Schichten



Quelle: Dendorfer et al.

20



Einsatz von DIC für folgende Fragestellungen

• Portevin-Le Châtelier Effekt

• Schädigung unter mehrachsiger Belastung

• Dehnratenempfindlichkeit

• Phasenumwandlungsverhalten

in FormgedächtnislegierungenSMA

• …

StrainDist_PeCurve_WMV V9.wmv

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Einsatz von DIC für folgende Fragestellungen

• Phasenumwandlungsverhalten

in FormgedächtnislegierungenSMA

Quelle: Dadda et al.

[001]-CoNiGa-Einkristall

StrainDist_PeCurve_WMV V9.wmv

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Einsatz von DIC

Lokale Dehnungsanalyse zur Charakterisierung der

• Schädigungsinitiierung

• Schädigungsentwicklung

unter

• monotoner Last

• zyklischer Last

auf

• makroskopischer Ebene

• mikroskopischer Ebene.

3. Experimentelles


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Kontrastbildung auf der Oberfläche

3. Experimentelles


Natürlich

Künstlich

CFK BG

Si-Pulver

Elektro-Chemisch

1 mm

grob

fein

Farbmarkierungen0,5 mm

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3. Experimentelles


Bose ElectroForce

• Maximalkraft +/- 15 kN

• fmax ~ 100 Hz

Nikon Digitalkamera

• 12 Megapixel

• Makroobjektiv

makro

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MTS servo-hydraulisch


• fmax ~ 40 Hz

• Heizung induktiv, …

3. Experimentelles


Keyence Digitalmikroskop

• Weitbereichsobjektiv,

Arbeitsabstand: 85 mm

• 50-500 x

• 1200 x 1400 Pixel

• max. Aufnahmefrequenz: 0,3 Hz

• getriggert über MTS

meso-mikro

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3. Experimentelles


Laser-Scanning Konfokal-Mikroskop (CLSM) / REM

Miniaturlastrahmen


• max. Traversengeschwindigkeit

30 µm/s

• Kontaktheizung

mikro

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3. Experimentelles


Laser-Scanning Konfokal-Mikroskop (CLSM)

Darstellungsformen

Lichtmikroskopie

Intensitätsverteilung

3D-Oberflächentopographie

Optimale Eingangsdaten für DIC

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3. Experimentelles


Versuchsdurchführung

Monoton

Zyklisch

Versuche unterbrochen

für Aufnahmen in

definierten Intervallen

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3. Experimentelles


Software VIC-2D (Limess Messtechnik / Correlated Solutions)

Auch als 3D Version erhältlich

Erfordert andere Input-Daten

Pre-Processing

Post-Processing

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Einsatz von DIC bei monotoner Belastung

• Verformungsverhalten von UFG IF Stahl unter monotoner

Druckbelastung

• Einfluss einer lokalen Textur auf das monotone

Verformungsverhalten von TWIP Stahl

• Verformungs- und Schädigungsverhalten von Ti-6Al-4V-

Gitterstrukturen hergestellt mittels SLM

• Einfluss biaxialer Belastungen auf das

Phasenumwandlungsverhalten in NiTi-FGL

• Verformungsverhalten mikrostrukturell gradierter

Materialien



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Verformungsverhalten von UFG IF Stahl unter monotoner

Druckbelastung

• UFG IF Stahl: Ultrafeinkörniger Stahl, Korngröße ~ 500 nm

• hergestellt mittels ECAP (equal channel angular pressing)

• hohe Festigkeit + hohe Duktilität

• Aber: Versagensverhalten oftmals untypisch

• Frage: Hat der Herstellungsprozess einen Einfluss auf das

Versagensverhalten und wie früh äußert er sich dann?



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Druckbelastung



ECAP:

Massive plast. Verformung

führt zur Kornfeinung

ECAP Gesenk

33


Druckbelastung



UFG zeigen erhöhte

Dehnratensensitivität

DIC: Dehnratenwechsel

Unterschiede in Homogenität

der Dehnung bei RT und 200°C(bei identischer globaler Dehnung)

Scheinbar längere Versetzungs-

gleitwege bei 200°C trotz

UFG Mikrostruktur

Klein- /Großwinkelkorngrenzen

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Einfluss einer lokalen Textur auf das monotone


• TWIP Stahl: Hochmanganhaltiger Stahl

• Verfestigung durch Zwillingsbildung

• kommerzielle Güte, Halbzeug: Blech

• hohe Festigkeit + hohe Duktilität

• deutliche Oberflächenaufrauhung im Zugversuch

• Frage: Inwieweit beeinflussen Temperatur und lokale Textur

die lokale Dehnung bzw. Topographie?



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Dehnungsverteilung als f(t,T)

heterogeneres Feld bei 473K Zwillingsbildung

unterdrückt

EBSD:

Korngröße ~2-5 µm

Keine Einzelkorn-

Phänomene

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Entwicklung der Oberflächentopographie als Funktion der Dehnung

(Fläche mit Si-Partikeln bedeckt)

Zusammenhang zwischen lokaler Dehnung und

Topographie deutlich sichtbar

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80 um

DIC:

Dehnungsverteilung bei

t = 30% und RT

Inverse Polfiguren:

Lokale Textur in

markierten Bereichen

vor der Verformung(Belastungsrichtung)

Zusammenhang zwischen

lokaler Textur und Verformung

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Verformungs- und Schädigungsverhalten von Ti-6Al-4V-


• SLM: Selective Laser Melting, Lokales Aufschmelzen von

Metallpulver Additive Fertigung

• Einfache Realisierung von extrem leicht bauenden

Gitterstrukturen

• Struktur kann belastungsoptimiert ausgebildet werden

• Fragen: Wie wechselwirken Geometrie, Mikrostruktur und

Verformungs-/ Schädigungsverhalten?

Gibt es eine Möglichkeit zur Frühdetektion?



39



Untersuchung im REM hohe Tiefenschärfe



In-situ Verformung:

as SLMed

Heat treated

Gitterstruktur mit

Standardgeometrie

StarCross

(Kantenlänge 10 mm)

Verformungsverhalten unter Druckbelastung(Lastabfall: Haltepunkte für REM-Aufnahmen)

SLTIAsRec_v3.avi

SLTIWB2h950cv2.avi

40





Gitterstruktur nach

den Versuchen

a: direkt nach SLM

b: wärmebehandelt

Schadensrelevante Poren in den

Knoten der Struktur

EBSD Phasen-Analysen

Mikrostrukturelle

Aspekte geklärt

Frühdetektion möglich ?

41





Struktur vor dem

Versagen

DIC Analyse zu a

Geschädigte Struktur

Frühdetektion

möglich ?

JA!

42

Einfluss biaxialer Belastungen auf das


• NiTi-Formgedächtnislegierungen zeigen eine (reversible)

martensitische Phasenumwandlung bei Verformung

• Einfluss der Kornorientierungen/Textur auf die

Martensitumwandlung ist bekannt bei einachsiger Belastung

• gekerbte Strukturen unterliegen mehrachsigen Belastungen

• Frage: Wie wirkt sich eine biaxiale Belastung an einer

gekerbten NiTi-Probe aus?



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NiTi Probe mit überlagerter

EBSD IPF-Map

Ortsaufgelöste Informationen

zu Körnern/Texturen

+DIC Analyse der

Dehnungsverteilung an der Kerbe

44





+ Berechnung lokaler

Spannungen durch FEM

Aussagen zum lokalen

Umwandlungsverhalten

Martensitvarianten

-auswahl

Spannung-Dehnung

Verhalten

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Verformungsverhalten mikrostrukturell gradierter Materialien

• Mikrostrukturelle Gradierung erlaubt die lokale Anpassung

von Eigenschaften auf die Belastung

• Gradierung ist über lokale Wärmebehandlungen möglich

• über die additive Fertigung kann die Mikrostruktur direkt

eingestellt werden

• Frage: Wie wirken sich die Übergangsbereiche auf das

monotone Verhalten aus?



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Vorverformter TWIP-Stahl

Lokale Erholung/

Rekristallisation

Konduktiv/Induktiv/

Laser/ElektronenstrahlDIC Analyse der

Dehnungsverteilung im

Zugversuch

FHT

47




Lokales

Verformungsverhalten

Direkte Mikrostruktur-

beeinflussung über SLM

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Einsatz von DIC bei zyklischer Belastung

• Delamination durch Matrixversagen in Faser-Kunststoff-

Verbunden (FKV)

• Charakterisierung des Rissinitiierungsverhaltens in

UFG IF Stahl

• Rissinitiierung in TiAl-Legierungen bei hohen Temperaturen

• Entwicklung der Schädigung in nanoskaligen

Polyelektrolytbeschichtungen auf NiTi-FGL Substraten

• Rissausbreitung in nanokristallinen NiCo-Legierungen

• Ermüdung von eisenbasierten FGL und TiTa HT-FGL

49

Delamination durch Matrixversagen in Faser-Kunststoff-

Verbunden (FKV)

• FKV zeigen je nach versagensrelevanter Komponente

(Faser/Matrix) grundlegend unterschiedliches

Versagensverhalten

• Optimierung von Sandwichstrukturen und Faserverläufen bei

komplex geformten Bauteilen ist von großem Interesse, um

ein möglichst geringes Bauteilgewicht zu erzielen

• Frage: Unter welchen Bedingungen kann DIC zur Prüfung

und Optimierung von Bauteilen aus FKV eingesetzt werden?



50


Verbunden (FKV)



175

350

700

1 10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000

Ma

x. K

raft

Fm

ax

[N]

Bruchlastspielzahl NB [-]

CFK-KV

• Faserversagen durch Normalspannungen nicht vorhersagbar

• Matrixversagen durch Schubspannungen gut örtlich bestimmbar

• Idee: Ermittlung der Dehnungsverteilung über DIC nach

(extrem) geringen Lastwechselzahlen

Versagenskritische Bereiche F

51


Verbunden (FKV)



Dehnungsverteilung im Bereich der

Fügezone (T-Stoß)

Delamination in der Matrix des FKV

nach Ermüdungsbelastung

Effiziente Charakterisierung

des Bauteils hinsichtlich

versagenskritischer Stellen

52

Charakterisierung des Rissinitiierungsverhaltens in

UFG IF Stahl

• UFG Werkstoffe zeigen ein stark prozessroutenabhängiges

Verhalten in ihren Ermüdungseigenschaften

• Schädigungsentwicklung ist sehr ungewöhnlich

• bruchmechanische Eigenschaften sind ungünstig

• Frage: Welche mikrostrukturellen Konfigurationen sorgen für

die Rissinitiierung in UFG IF Stahl?



53


UFG IF Stahl



Versuchsführung unter

Berücksichtigung von

Mitteldehnungen

Aufnahmezyklus für

die DIC Analyse

Rissausbreitung unter

45° UFG IF Stahl

8BC – Probenflanke

54


UFG IF Stahl

Routenabhängiges

Schädigungsverhalten

DIC weist bereits früh

kritische Bereiche aus

Dynamische Skalierung

Berücksichtigung

der Mitteldehnungseffekte



55


UFG IF Stahl

DIC Analyse erlaubt:

Mikrostrukturelle

Charakterisierung im

ungeschädigten Zustand



Aufklärung schadens-

verantwortlicher Strukturen

UFG IF Stahl:

Klein-/Großwinkelkorngrenzen

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UFG IF Stahl

Erhöhung der

Belastungsgröße



Strukturen bereits nach

dem 1. Zyklus sichtbar

Eindeutige Korrelation

zum Herstellprozess

57

Rissinitiierung in TiAl-Legierungen bei hohen Temperaturen

• TiAl-Legierungen zeigen ein sehr sprödes Materialverhalten

unterhalb der DBTT (Spröd-Duktil Übergangstemperatur)

• Mikrostruktur kann gezielt eingestellt werden

lamellar, globular oder bimodal

• Wechselwirkungen Mikrostruktur-Schädigungsentwicklung

sind von großem Interesse

• Frage: Ist eine Detektion des Rissinitiierungsorts in

Hochtemperaturversuchen möglich?



58


Für Versuche bei erhöhten Temperaturen

gilt zu beachten:

Änderungen im Grauwertkontrast

aufgrund Oxidation oder Partikel-

verlust sind nicht tolerierbar



Voroxidierter AusgangszustandDetektion Rissinitiierungsort

bei einem RT-Versuch

59


Entwicklung der lokale Dehnung in TiAl

bei Ermüdung in Luft bei 700°C



Oxidierte Rissinitiierungsorte

Auch Risse auf der Flanke sind

sichtbar (nicht direkt beobachtet)

60

Entwicklung der Schädigung in nanoskaligen


• nanoskalige Polyelektrolytschichten Reduzierung des

Ni-Release im Bereich von NiTi-Implantaten

• Polyelektrolytschichten sind gut verformbar

• bei Ermüdung in einem Bodyfluid kommt es jedoch lokal zur

Rissbildung

• Frage: Welche Substrateigenschaften sind bezüglich des

Schichtversagens kritisch?



61



Pseudoelastische Spannung-Dehnung einer

NiTi Formgedächtnislegierung



Globales

Verformungsverhalten Ausbildung lokaler

Defekte

( im Korninneren)

Schematische

Darstellung der

Vorgehensweise

62





Entwicklung lokaler Verformungen sowie der Topographie als Funktion

der globalen Dehnung

Lokale Dehnungen sowie

Oberflächentopographien

sind nicht homogen verteilt

Orientierungsabhängige

Verformungseigenschaften

reversibel

63





Analyse der tatsächlich

auftretenden Dehnungen

über Profillängenvergleich

Korrelation von lokaler

Verformung, Topographie

und mikrostrukturellen

Ausprägungen

Schichtversagen in

Bereichen höchster

Dehnungsgradienten

64

Rissausbreitung in nanokristallinen NiCo-Legierungen

• nanoskalige Werkstoffe zeigen zumeist ein sehr ungünstiges

Rissausbreitungsverhalten

• Ursächlich sind der wenig gewundene Risspfad sowie kaum

vorhandenes Rissschließen

• die untersuchten nanoskaligen NiCo-Legierungen zeigen

jedoch gute Rissausbreitungseigenschaften

• Frage: Was ist bruchmechanisch betrachtet eine mögliche

Ursache?



65


Ermittlung der den

Riss umgebenden

Verschiebungsfelder

Größe der plastischen

Zone als Funktion der

Risslänge ist gut

auflösbar



66




Bestimmung

des CTOD(crack tip opening

displacement)

Rissschließen

erkennbar

Verbessertes

Rissausbreitungs-

verhalten

67

Ermüdung von eisenbasierten FGL und TiTa HT-FGL

• aktuelle Entwicklungen im Bereich der FGL zielen auf zwei

wesentliche Aspekte

• kostengünstige FGL durch den Einsatz Fe-basierter

Legierungen

• HT-FGL, die oberhalb von 100°C Formgedächtnis-

eigenschaften aufweisen

• Frage: Wie stellt sich das Ermüdungsverhalten dieser neuen

Entwicklungen dar?



68


FGL:

Unterscheidung zwischen funktioneller

und struktureller Ermüdung



Funktionelle

Ermüdung von

FeNiCoAlTa

Martensitstabilisierung

und Rissbildung

Versetzungs-

aktivität

69




Rissbildung

aufgrund von

Dehnungs-

anisotropie

Textur

Funktionelle und

strukturelle

Ermüdung von

TiTaAl

70

Die in diesem Vortrag gezeigten Ergebnisse sind veröffentlicht in:

• T. Niendorf, J. Dadda, D.Canadinc, H.J. Maier, I. Karaman: Monitoring the Fatigue-Induced Damage Evolution in Ultrafine-grained Interstitial-free

Steel Utilizing Digital Image Correlation, Mater. Sci. Eng. A517, 2009, 225-234.

• T. Niendorf, C. Burs, D.Canadinc, H.J. Maier: Early detection of crack initiation sites in TiAl alloys during low-cycle fatigue at high temperatures

utilizing digital image correlation, Int. J. Mater. Res. 100, 2009, 603-608.

• T. Niendorf, H.J. Maier: Charakterisierung der Schädigungsentwicklung in ultrafeinkörnigem IF Stahl mittels digitaler Bildkorrelation,

MP Materials Testing 52, 2010, 27-35.

• D. Canadinc, T. Niendorf, H.J. Maier: On the Coupled Temperature – Strain Rate Sensitivity of Ultrafine-grained Interstitial-free Steel,

Scripta Mater. 63, 2010, 544-547.

• T. Niendorf, H.J. Maier: Hochauflösende in-situ-Verformungsanalyse: Neue Einsichten in die Vorgänge an der Werkstoffoberfläche?, Konstruktion,

Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Proc. Tagung WP 2010, Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, 2010.

• T. Niendorf, D. Canadinc, H.J. Maier: Fatigue Damage Evolution in Ultrafine-grained interstitial-free steel, Adv. Eng. Mater. 13, 2011, 275-280.

• J. Lackmann, T. Niendorf, M. Maxisch, G. Grundmeier, H.J. Maier: High-resolution in-situ characterization of the surface evolution of a polycrystalline

NiTi SMA-alloy under pseudoelastic deformation, Mater. Charact. 62, 2011, 298-303.

• C.J. Rüsing, T. Niendorf, J. Lackmann, A. Frehn, H.J. Maier: Microstructure-deformation relationships in fine grained high manganese TWIP steel –

the role of local texture, Int. J. Mater. Res. 103, 2012, 12-16.

• B. Gorny, T. Niendorf, J. Lackmann, M. Thöne, T. Tröster, H.J. Maier: In-situ characterization of the deformation and failure behavior of non-stochastic

porous structures processed by selective laser melting, Mater. Sci. Eng. A528, 2011, 7962-7967.

• T. Niendorf, J. Lackmann, B. Gorny, H.J. Maier: In-situ characterization of martensite variant formation in nickel-titanium shape memory alloy under

biaxial loading, Scripta Mater. 65, 2011, 915-918.

• M.D. Sangid, G.J. Pataky, H. Sehitoglu, T. Niendorf, H.J. Maier: Superior fatigue crack growth resistance, irreversibility, and fatigue crack growth–

microstructure relationship of nanocrystalline alloys, Acta Mater. 59, 2011, 7340-7355.

• T. Niendorf, S. Leuders, A. Riemer, F. Brenne, T. Tröster, H.A. Richard, D. Schwarze: Functionally graded alloys obtained by additive manufacturing,

Adv. Eng. Mater. 16, 2014, 857-861.

• P. Krooß, C. Somsen, T. Niendorf, M. Schaper, I. Karaman, Y. Chumlyakov, G. Eggeler, H.J. Maier: Cyclic degradation mechanisms in aged

FeNiCoAlTa shape memory single crystals, Acta Mater. 79, 2014, 126-137.

• T. Niendorf, P. Krooß, E. Batyrsina, A. Paulsen, Y. Motemani, A. Ludwig, P. Buenconsejo, J. Frenzel, G. Eggeler, H.J. Maier: Functional and structural

fatigue of Titanium tantalum high temperature shape memory alloys (HT SMAs), Mater. Sci. Eng. A620, 2014, 359-366.

Publikationsverzeichnis


71

Bei der DIC ist in jedem Fall zu beachten, dass:

• das Speckle-Muster der Messaufgabe anzupassen ist;

• Veränderungen der Probenoberfläche während des Versuchs nicht

zulässig sind;

• die Korrelationsparameter sinnvoll zu wählen sind.

DIC kann im Rahmen diverser Versuchsreihen gewinnbringend

eingesetzt werden, da:

• DIC unter diversen Randbedingungen gut einzusetzen ist;

• Gradierte Strukturen eine lokale Auflösung von Dehnungen

erfordern;

• unter monotoner und vor allem zyklischer Last eine

Schadensfrüherkennung möglich ist;

• die mikrostrukturellen Ursachen für die Schädigung eindeutig im

nicht zerstörten Zustand identifizierbar sind.

Zusammenfassung


72

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


Gedankt an dieser Stelle sei:

• Allen Kollegen des LWK der Universität Paderborn, die ihre DIC-Ergebnisse für

diesen Vortrag zur Verfügung gestellt haben.

• Der DFG und den weiteren Fördermittelgebern für die Finanzierung der Projekte.

• Den Kollegen der University of Illinois in Urbana-Champaign.

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