Eine Zugprüfvorrichtung zur Untersuchung mikrostrukturierter Proben

Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Entwicklung einer Prüfvorrichtung zur Untersuchung mikrostrukturierter Proben und Bauteile. In eine konventionelle Zugprüfmaschine wird ein neu entwickelter Lastrahmen eingebaut. In diesen Lastrahmen sind ein Kraft- und mehrere Wegmeßsysteme integriert. Mit diesen Komponenten können Festigkeitsuntersuchungen an mikrostrukturierten Proben durchgeführt werden. Zur Untersuchung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens von unterschiedlichen mikrostrukturierten Materialien wurde ein berührungsloses optisches Wegmeßsystem aufgebaut. Unter Verwendung einer neu entwickelten Mikroprobe, welche an das Wegmeßsystem angepaßt wurde, ist eine Ermittlung der Totaldehnung im Gleichmaßbereich der Mikroprobe möglich. Mit Hilfe dieser Mikrozugprüfvorrichtung wurden unterschiedliche mikrostrukturierte LIGA-Materialien sowie Stahl-Mikroproben untersucht. Neben monotonen Zugversuchen wurden sowohl Versuche mit Haltezeiten als auch zyklische Versuche durchgeführt. An mikrostrukturierten LIGA-Nickelproben mit einem quadratischen Probenquerschnitt (Kantenlänge 100 µm) wurde der Gefügeeinfluß auf das Werkstoffverhalten untersucht. Mit Hilfe von Rekristallisationsuntersuchungen konnte gezeigt werden, daß durch eine gezielte Wärmebehandlung das Verformungsverhalten der Mikrostrukturen deutlich beeinflußt werden kann. Vergleicht man die Werkstoffkennwerte, wie sie an mikrostrukturierten LIGA-Nickelproben gemessen wurden, mit Werten aus der Literatur, so sind enorme Unterschiede festzustellen. Mit diesen Untersuchungen konnte die Notwendigkeit einer Werkstoffprüfung in der Mikrosystemtechnik am Beispiel von galvanisch hergestellten (LIGA)-Nickel-Mikroproben gezeigt werden

Heat treatment of cold-sprayed C355 Al for repair: microstructure and mechanical properties

Cold gas dynamic spraying of commercially pure aluminum is widely used for dimensional repair in the aerospace sector as it is capable of producing oxide-free deposits of hundreds of micrometer thickness with strong bonding to the substrate, based on adhesive pull-off tests, and often with enhanced hardness compared to the powder prior to spraying. There is significant interest in extending this application to structural, load-bearing repairs. Particularly, in the case of high-strength aluminum alloys, cold spray deposits can exhibit high levels of porosity and microcracks, leading to mechanical properties that are inadequate for most load-bearing applications. Here, heat treatment was investigated as a potential means of improving the properties of cold-sprayed coatings from Al alloy C355. Coatings produced with process conditions of 500 °C and 60 bar were heat-treated at 175, 200, 225, 250 °C for 4 h in air, and the evolution of the microstructure and microhardness was analyzed. Heat treatment at 225 and 250 °C revealed a decreased porosity (~ 0.14% and 0.02%, respectively) with the former yielding slightly reduced hardness (105 versus 130 HV0.05 as-sprayed). Compressive residual stress levels were approximately halved at all depths into the coating after heat treatment, and tensile testing showed an improvement in ductility