Moderne Methoden der Werkstoffprüfung (eBook)

Horst Biermann, Lutz Krüger (Herausgeber)

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2015 | 1. Auflage
440 Seiten
Wiley-VCH (Verlag)
978-3-527-67069-7 (ISBN)

Infos

Strengere Maßstäbe an die Qualität, Zuverlässigkeit und technische Sicherheit sowie veränderte Konstruktions- und Fertigungsprinzipien in Verbindung mit dem Einsatz neuartiger Hochleistungswerkstoffe stellen zunehmend höhere Anforderungen an die Werkstoffprüfung. Um diesen gerecht zu werden, bedarf es zunehmend der Entwicklung und Umsetzung neuartiger, wissenschaftlich fundierter Verfahren zur Untersuchung von Werkstoffgefüge und -struktur, zur Messung mechanischer und physikalisch-chemischer Eigenschaften sowie für die immer wichtiger werdende zerstörungsfreie Materialprüfung.

Im Fokus des Buches stehen moderne, anspruchsvolle Verfahren zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften sowie die analytischen Methoden der Prüfung verformter, metallischer Werkstoffe zur Aufklärung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen. Hierfür werden in den einzelnen Kapiteln jeweils die Grundlagen der Methoden vorgestellt. Danach folgen Darstellungen der modernen Prüf- bzw. Analysetechniken sowie Anwendungsbeispiele aus Forschung und Praxis. Behandelt werden dabei insbesondere neue und modifizierte Prüfverfahren, die aufgrund der Weiterentwicklung von Werkstoffen sowie der Prüf- und Messtechnik, aber auch aufgrund von Anforderungen an die Werkstoffprüfung im Qualitäts-, Sicherheits- und Umweltmanagement erforderlich werden.

Autor

Horst Biermann leitet seit dem Jahr 2000 als Universitätsprofessor das Institut für Werkstofftechnik der Technischen Universität Bergakademie Freiberg. Als Arbeitsgebiete stehen die Themen Plastizität und Ermüdung sowie Randschichttechnik im Fokus, mit etwa 230 Publikationen als Autor oder Co-Autor. Seit 2008 ist er Sprecher des DFG-Sonderforschungsbereiches 799 und seit 2011 stellvertretender Sprecher des SFB 920. 1997 wurde ihm der Gerhard-Hess-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft verliehen und 2012 der Preis "Durchbruch" der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde. Seit 2012 ist er ordentliches Mitglied der Akademie der Wissenschaften und der Literatur, Mainz. Darüber hinaus ist er seit 2008 Fachkollegiat der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Lutz Krüger ist seit 2006 Universitätsprofessor für Werkstoffprüfung und Bauteilfestigkeit am Institut für Werkstofftechnik der Technischen Universität Bergakademie Freiberg. Er hat Werkstofftechnik an der Technischen Universität Chemnitz studiert und dort promoviert. Vor seinem Ruf nach Freiberg war er für 1 Jahr an der University of California in San Diego (UCSD) sowie für einige Zeit in der privaten Wirtschaft tätig. In Freiberg hat er ein Speziallabor für Hochgeschwindigkeitswerkstoffprüfung aufgebaut. Seine Arbeitsgebiete sind die hochdynamische Werkstoffprüfung, Bruchmechanik und Korrosionsprüfung sowie die Materialsynthese mit dem Spark Plasma-Sinterverfahren. Er ist Autor und Co-Autor von etwa 130 Publikationen.

Inhalt

Vorwort

BRUCHMECHANISCHES VERHALTEN UNTER QUASISTATISCHER UND DYNAMISCHER BEANSPRUCHUNG
Einleitung
Grundlagen
Experimentelle Bestimmung bruchmechanischer Kennwerte

KENNWERTERMITTLUNG BEI ZYKLISCHEM LANGRISSWACHSTUM
Einführung
Grundlagen
Probenformen
Versuchsführung
Risslängenbestimmung
Versuchsauswertung
Zusammenfassung und Ausblick

ERMÜDUNG BEI SEHR HOHEN LASTSPIELZAHLEN (VHCF)
Einführung
Werkstoffverhalten im VHCF-Bereich
Gerätetechnik und Analyseverfahren
Aktuelle Forschungsergebnisse
Zusammenfassung und Ausblick

MEHRACHSIGE WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
Einleitung
Planar-biaxiale Prüfung
Konzepte für die Gestaltung von kreuzförmigen Proben
Beispiele für die Bestimmung des mehrachsigen mechanischen Verhaltens

THERMOMECHANISCHE ERMÜDUNG
Einleitung
Experimentelle Vorgehensweise
Lebensdauervorhersage
Eigene Untersuchungen

DYNAMISCHE WERKSTOFFPRÜFUNG
Einleitung
Experimentelle Methoden
Messkette und Messtechnik
Werkstoffverhalten als Funktion von Temperatur und Dehnrate
Modellgesetze
Werkstoffbeispiele

MODERNE METHODEN DER RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE
Einleitung
Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie
Wechselwirkung Elektronenstrahl-Materie
Kontrastarten
Analytische Verfahren der Rasterelektronenmikroskopie
Möglichkeiten zur in situ-Charakterisierung im Rasterelektronenmikroskop
Anwendungsbeispiele kombinierter abbildender und analytischer Verfahren der Rasterelektronenmikroskopie
Zusammenfassung und Ausblick

RÖNTGENDIFFRAKTOMETRIE
Wechselwirkung der Röntgenstrahlung mit der Materie
Röntgenbeugung an defektfreien kristallinen Materialien
Einfluss der Mikrostrukturdefekte auf das Röntgendiffraktogramm

NANOINDENTIERUNGSPRÜFUNG
Einleitung
Von der klassischen Härteprüfung zur Nanoindentierungsprüfung
Kontaktmechanik
Nanoindentierungen bei kleinen Lasten - Phänomene und Anwendungen
Neuere Nanoindentierungsmethoden jenseits von Härte und Elastizitätsmodul

RÖNTGEN-TOMOGRAFIE
Übersicht
Grundlagen der Röntgen-Tomografie
In-situ-Untersuchungstechniken
Quantitative Gefügeanalyse
Anwendungsbeispiele
Ausblick

ELEKTROCHEMISCHE KORROSION
Einleitung
Korrosionsarten
Einflussfaktoren
Elektrochemische Grundlagen
Ausgewählte Korrosionsprüfverfahren

VERSCHLEIß
Werkstoffwissenschaftliche Grundlagen
Werkstoffe
Randschichten
Tribologische Prüfverfahren
Messgrößen für tribologische Systeme
Anwendungsbespiel

Sachverzeichnis Vorwort

BRUCHMECHANISCHES VERHALTEN UNTER QUASISTATISCHER UND DYNAMISCHER BEANSPRUCHUNG
Einleitung
Grundlagen
Experimentelle Bestimmung bruchmechanischer Kennwerte

KENNWERTERMITTLUNG BEI ZYKLISCHEM LANGRISSWACHSTUM
Einführung
Grundlagen
Probenformen
Versuchsführung
Risslängenbestimmung
Versuchsauswertung
Zusammenfassung und Ausblick

ERMÜDUNG BEI SEHR HOHEN LASTSPIELZAHLEN (VHCF)
Einführung
Werkstoffverhalten im VHCF-Bereich
Gerätetechnik und Analyseverfahren
Aktuelle Forschungsergebnisse
Zusammenfassung und Ausblick

MEHRACHSIGE WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
Einleitung
Planar-biaxiale Prüfung
Konzepte für die Gestaltung von kreuzförmigen Proben
Beispiele für die Bestimmung des mehrachsigen mechanischen Verhaltens

THERMOMECHANISCHE ERMÜDUNG
Einleitung
Experimentelle Vorgehensweise
Lebensdauervorhersage
Eigene Untersuchungen

DYNAMISCHE WERKSTOFFPRÜFUNG
Einleitung
Experimentelle Methoden
Messkette und Messtechnik
Werkstoffverhalten als Funktion von Temperatur und Dehnrate
Modellgesetze
Werkstoffbeispiele

MODERNE METHODEN DER RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE
Einleitung
Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie
Wechselwirkung Elektronenstrahl-Materie
Kontrastarten
Analytische Verfahren der Rasterelektronenmikroskopie
Möglichkeiten zur in situ-Charakterisierung im Rasterelektronenmikroskop
Anwendungsbeispiele kombinierter abbildender und analytischer Verfahren der Rasterelektronenmikroskopie
Zusammenfassung und Ausblick

RÖNTGENDIFFRAKTOMETRIE
Wechselwirkung der Röntgenstrahlung mit der Materie
Röntgenbeugung an defektfreien kristallinen Materialien
Einfluss der Mikrostrukturdefekte auf das Röntgendiffraktogramm

NANOINDENTIERUNGSPRÜFUNG
Einleitung
Von der klassischen Härteprüfung zur Nanoindentierungsprüfung
Kontaktmechanik
Nanoindentierungen bei kleinen Lasten - Phänomene und Anwendungen
Neuere Nanoindentierungsmethoden jenseits von Härte und Elastizitätsmodul

RÖNTGEN-TOMOGRAFIE
Übersicht
Grundlagen der Röntgen-Tomografie
In-situ-Untersuchungstechniken
Quantitative Gefügeanalyse
Anwendungsbeispiele
Ausblick

ELEKTROCHEMISCHE KORROSION
Einleitung
Korrosionsarten
Einflussfaktoren
Elektrochemische Grundlagen
Ausgewählte Korrosionsprüfverfahren

VERSCHLEIß
Werkstoffwissenschaftliche Grundlagen
Werkstoffe
Randschichten
Tribologische Prüfverfahren
Messgrößen für tribologische Systeme
Anwendungsbespiel

Sachverzeichnis

Rezensionen

"Zusammenfassend kann gesagt werden, dass dieses Lehrbuch seinem Anspruch, 'auf wissenschaftlich anspruchsvollem Niveau in ausgewählte Techniken der Werkstoff- und Materialprüfung insbesondere metallischer Werkstoffe' einzuführen, gerecht wird."
Materials and Corrosion (2016/67/Nr.1)



"An Anwendungsbeispielen aus der aktuellen Forschungsarbeit werden Techniken der Werkstoff- und Materialprüfung insbesondere metallischer Werkstoffe wissenschaftlich anspruchsvoll aufgearbeitet."
UMFORMtechnik (01.02.2015)

"Jedes Kapitel schließt mit einer teilweise sehr umfangreichen Literaturliste.Grafiken und Abbildungen veranschaulichen die theoretischen Erläuterungen."
ZfP-Zeitung (01.02.2015)

"Biermann und Krüger stellen neue, bisher vernachlässigte Ansätze vor und legen den Fokus auf quantitative Methoden. Praxistauglichkeit ist dabei ebenso garantiert wie die Behandlung zukunftsweisender Methoden."
Konstruktion (3/2015)

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 9.9.2015
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Chemie
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Bruchmechanik • Chemie • Elektrochemie • Festkörperphysik • Festkörperphysik • Maschinenbau • Materialwissenschaften • Physik • Werkstoffprüfung • Werkstoffprüfung
• ISBN-10: 3-527-67069-6 / 3527670696
• ISBN-13: 978-3-527-67069-7 / 9783527670697