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Institut für Metallkunde und MetallphysikDienstleistungen

Dienstleistungen am IMMDas Institut für Metallkunde und Metallphysik befasst sich mit den Eigenschaftenmetallischer Werkstoffe und deren physikalischen Ursachen. Die speziellen Eigenschaften moderner metallischer Werkstoffe (z.B. Festigkeit, Duktilität, Lebensdauer)werden weniger durch ihre chemische Zusammensetzung als vielmehr durch ihreMikrostruktur und kristallographische Textur bestimmt. Daher konzentriert sich das Institutauf die Analyse, Modellierung und Steuerung von Mikrostrukturen in metallischenWerkstoffen. Die engen Verbindungen zur Industrie schlagen die Brücke von derGrundlagenforschung zur nutzbaren optimierten Anwendung.Wir bieten Interessierten zur Untersuchung und Charakterisierung verschiedenerEigenschaften metallischer Werkstoffe die Nutzung unserer Expertise und dermodernen Ausstattung mit komplexen Experimentiereinrichtungen, physikalischeComputersimulationen, sowie ein Team erfahrener und kreativer Mitarbeiter mitlangjähriger Erfahrung in der interdisziplinären Zusammenarbeit.Das breit gefächerte Spektrum der Konsultations- und Dienstleistungen reicht vonRoutinemessungen über interpretierte Messergebnisse bis zu Forschungs- undEntwicklungsaufträgen. Für Fragen und Anregungen stehen wir Ihnen gern zur Verfügung.

Werkstoffcharakterisierung::: Metallographie, Lichtmikroskopie und quantitative Gefügeanalyse bzw.Bildverarbeitung::: Transmissions- (TEM) und Raster-Elektronenmikroskopie (REM) zur Untersuchung vonMikrostruktur und Mikrotextur::: Orientierungsmikroskopie durch Rückstreu-Elektronenbeugung (EBSD)::: In-situ Beobachtung thermischer und mechanischer Beanspruchung im REM::: Rechnergesteuerte Röntgendiffraktometrie zur Makrotexturmessung mit einemHochtemperaturaufsatz für Polfigurmessungen bis über 1000 C::: Röntgendiffraktometrische Messung von Eigenspannungen::: Hochgenaue Orientierungsanalyse von Einkristallen im Rückstreuverfahren::: Makro- und Mikrohärteprüfung sowie in-situ Nanoindentierung beiHochtemperatur in Vacuum::: Untersuchung der Oberflächenstruktur und Nanoidentierung mittels Rasterkraftmikroskopie::: Ionenfeinstrahlanlage (FIB) inklusiv 3D EBSD Technik und EDX AnalyseMaterialfertigung::: Funkenerosives Schneiden::: CNC-Fräsmaschine

Thermische Behandlung::: Ein- und Bikristallöfen::: Induktionsschmelzofen::: Vakuumrohrofen (Schutzgasbetrieb möglich)::: Ölbadthermostat, Kammerofen, Salz- & Sandbadofen, LuftumwälzofenSimulationen am IMM::: Prozeßdurchgängige Mikrostrukturentwicklung::: Ausscheidung und Auflösung von Zweitphasen::: Fließkurven, Verfestigung und Entfestigung::: Rekristallisation::: Verformungs- und Rekristallisationstexturen::: Versetzungsdynamik::: Relaxation in dünnen FilmenMechanische Umformung::: Zug-, Druck- und zyklische Verformung im Temperaturbereich von -200 C bis 1500 C in Luft, Vakuum oder Schutzgasatmosphäre mit Abschreckmöglichkeit,SPD-Verfahren, Channel-Die Umformung, Herstellung von Verbundwerkstoffendurch Diffusionsschweissen::: Kalt- und Warmwalzen

Ein- und BikristallzuchtUnser Institut verfügt über vier Einkristall- und Bikristallöfen zur Kristallzüchtung, die nachdem vertikalen und modernisierten Bridgman-Verfahren arbeiten. Die Öfen könnensowohl unter Schutzgas- als auch unter Vakuum betrieben werden. Es besteht einelangjährige Expertise in der Herstellung von Ein- und Bikristallen aus Kupfer oderAluminium.Technische Daten (Einkristallofen)::: Nennleistung 3KW::: max. Nenntemperatur 1200 C::: Endvakuum 1*10-5 mbar oder SchutzgasAnsprechpartner: Arndt ZiemonsEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-26 88 8

InduktionsschmelzanlageDie Induktionsschmelzanlage ist für die Herstellung von Legierungen konzipiert. Der Ofenist hermetisch gekapselt und kann im Vakuum und unter Schutzgas betrieben werden.Es ist möglich, mit einem Manipulator im Rezipienten an der Schmelze zu arbeiten.Bei Beachtung von Materialverträglichkeit und Auswahl geeigneter Hilfsstoffe könnenLegierungen hoher Reinheit hergestellt werden. Es bestehen Erfahrungen mit Tiegelnaus Al O oder hochreinem Graphit mit einem Inhalt von bis zu 300 cm³, es sind aber2 3auch andere Tiegelmaterialien und Größen denkbar.Legierungen aus Kupfer-, Aluminium-, Nickel- und Eisenbasis wurden in letzter Zeiterfolgreich erschmolzen.Technische Daten::: Nennleistung 50KW::: Arbeitsfrequenz 10KHz::: Nenntemperatur 1900 C::: Endvakuum 1*10-3/2*10-5 mbarAnsprechpartner: Arndt ZiemonsEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-26 88 8

Laue Messplatz XBSDDer Laue Messplatz dient der hochgenauen Orientierungsanalyse von Einkristallenim Rückstreuverfahren. Hierbei ist ein überaus akkurates Ausrichten der kristallographischen Richtungen möglich, so dass sich die gewonnenen Messdaten alsReferenz für die Orientierungsmessungen im Elektronenmikroskop verwendenlassen. Mit den Materialien Aluminium, Kupfer und Zink verfügen wir über besondereErfahrungen.Ansprechpartner: Arndt ZiemonsEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-26 88 8Hochauflösungs-TEM mit EDXMit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie wird die Mikrostruktur und -chemievon Festkörpern mit Elektronen analysiert. Diese Untersuchungsmethode ist besondersgeeignet für die Abbildung von Kristallfehlern und feinsten Strukturen bis zu atomarerAuflösung. Weiterhin kann mittels Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) eineElementanalyse des Materials durchgeführt werden.Ansprechpartner: Dr. Talal Al-SammanEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-26 87 1

MakrotexturmessungDie Kenntnis der Textur eines Werkstoffes ermöglicht es, gezielt innovative Materialeigenschaften zu entwickeln, da sie ganz wesentlich die mechanischen, aberauch andere physikalische Eigenschaften einer Probe bestimmt. Die Kenntnis derTextur ermöglicht ihre gezielte Veränderung mittels verschiedener Umform- undWärmebehandlungen, um die Materialeigenschaften zu optimieren. Das IMM verfügtüber zwei Röntgentexturgoniometer mit automatischen Probenwechslern. Es könnendie Texturen von Metallen und deren Legierungen, auch bei zweiphasigen Materialien,sowie einigen anderen Werkstoffen, wie zum Beispiel Keramik, gemessen werden.Goniometer D8 Advance der Firma Bruker: Ausstattung und Messgrößen::: Flächendetektor::: Laser/Video-Fokussierungssystem::: fokussierende Röntgenoptik auf einer Fläche von 100 µm²::: präzise Messung von Texturen, auch von sehr scharfen Texturen::: Bestimmung der Volumenanteile von vielphasigen Gemischen::: Bestimmung der amorphen und kristallinen AnteileAnsprechpartner: M.Sc. Marcel SchreiberEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-20 25 7

Mechanische PrüfungDas IMM verfügt über drei Prüfmaschinen, um damit Fließkurven und mechanischeKennwerte von Materialien zu bestimmen, bzw. eine gezielte Einstellung definierterVerformungszustände zu erreichen:Servohydraulische Prüfmaschine SCHENCK Hydropuls PSD 250::: Zug-, Druck-, zyklische Verformung und Vier-Punkt-Biegeversuche, Temperaturvon RT bis 1400 C in Vakuum oder Schutzgasatmosphäre, Lastbereiche von /-10kN und /-200kN::: Probenabschreckung mit Helium in einer Vakuumkammer ( 2*10-5 mbar)::: Materialien: z.B. austenitische Stähle, Verbundwerkstoffe, intermetallischePhasenElektromechanische Universalprüfmaschine „DZM“ (Druck-Zug-Maschine)::: Zug- und Druckversuche insbesondere für sehr kleine Kräfte von /-100 N,sowie bis zu /-2kN und Temperaturen bis zu 500 C::: Materialien: z.B. reines Aluminium (Al-Bikristalle), kommerzielle Al-LegierungenElektromechanische Universalprüfmaschine ZWICK 1484::: Zug- und Druckversuche, Channel-Die und SPD-Versuchebis zu Temperaturen von 500 C und Kräften bis zu /-200 kN::: Materialien: Kupfer-, Aluminium- und Magnesiumlegierungen,sowie StahlAnsprechpartner: M.Sc. Doreen AndreEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-26 89 9

Metallographie::: Präparation metallischer Werkstoffe und WerkstoffverbundeFür die Präparation metallographischer Proben stehen uns neben verschiedenenTrenngeräten und manuellen, sowie halbautomatischen Präparationsmaschinen,elektrolytische Verfahren und Geräte zur Verfügung.::: GefügekontrastierungEine große Bandbreite an konventionellen Farb- und elektrochemischen Ätzungenerlaubt die Kontrastierung vieler Werkstoffe wie beispielsweise Aluminium, Magnesium, Kupfer, Titan, Zink, Nickel und deren Legierungen.::: Gefügebeurteilung, Dokumentation und quantitative BildanalyseFür die Abbildung metallischer Gefüge stehen vom Stereomikroskop über diverseAuflichtmikroskope mit hochauflösenden CCD-Farbkameras bis zum REM und TEMeine Vielzahl an bildgebenden Verfahren bereit.Ansprechpartner: David BeckersEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-20 24 8

MikrotexturmessungIn der Rasterelektronenmikroskopie ermöglicht das EBSD (Electron Back ScatterDiffraction)-Verfahren die Bestimmung der kristallographischen Orientierung lokalin einem Probenbereich mit einem definierten Messraster. Das IMM verfügt nenmikroskope,daruntereinFeldemissions-REM. Damit können hochauflösende Messungen der Mikrostruktur vonverschiedensten Materialien, sowie auch In-situ-Messungen bei thermischer odermechanischer Behandlung vorgenommen werden.

Leo 1530 FEG::: Hochleistungs-Feldemissions-REM mit GEMINI Säulentechnologie::: EBSD und Orientierungs- Mikroskopie::: Vergrößerung: 20x bis 500kx::: Präparatkammer: 330mm Innendurchmesser, 320mm HöheJeol 820::: REM mit einem integrierten Druck-Zug-Heiz-Modul der Firma Kammrath&Weiss::: Zugversuche bis 800 C::: Anwendungen z.B. In-situ mechanisch induzierte Korngrenzenbewegung inAl-BikristallenJeol 6100::: REM mit einem integrierten Infrarot-Laser (High Temperature Laserinduced Hot Stage HELIOS)::: Vergrößerung: 10x (bei 39mm Arbeitsabstand) bis 300kx::: In-situ EBSD-Messungen bei Temperaturen bis zu 1200 C::: Anwendungen z.B. Hochtemperatur-PhasenumwandlungenAnsprechpartner: M.Sc. Marcel SchreiberEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-20 25 7

[email protected] ist die internetbasierte Plattform zur Nutzung physikalisch basierter Modelle zurVorhersage der Mikrostrukturentwicklung, sowie der damit verbundenen Änderungender Eigenschaften beim Durchlaufen gesamter Prozessketten der Metallproduktion.SimWeb ist aus mehreren nationalen und internationalen Projekten entstanden,mit dem Zweck, effizientere Entwicklungen neuer Produkte oder Prozessabläufe zuermöglichen. Damit dem Benutzer ein optimaler Support mit allen aktuellen Updatesgewährleistet werden kann, ohne umständliche Installationsarbeiten, liegen dieSimWeb-Programme alle auf leistungsstarken Servern des IMM. Registrierte Nutzerkönnen ihre Simulationen bei SimWeb mit einem beliebigen Browser über ein eigensentwickeltes, benutzerfreundliches Webinterface starten und anschließend ihre Datenin einem vor Fremdzugriff geschützten Bereich speichern oder direkt herunterladen.

Die aktuellen Programme::: 3IVM (3 Interne Variablen Modell)Das Versetzungsdichtemodell dientzur Vorhersage der Verfestigung oderEntfestigung eines Materials.::: GIA(Grain InterAction) ModellDas Modell wird zur Vorhersagevon Verformungstexturen unterBerücksichtigung von Kornwechsel-wirkungen verwendet.::: ReNuc(Recrystallization-Nucleation)::: StaRT(Statistical Recrystallization Texture)::: CORe(orts- und zeitaufgelöste Simulationder Rekristallisation)Ansprechpartner: Matthias LoeckEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-269

RasterkraftmikroskopAm Institut für Metallkunde und Metallphysik steht ein Rasterkraftmikroskop XE-70 derFirma Atomic Force mit Zusatzausrüstung zwecks Nanoindentierung zur Verfügung.Das Rasterkraftmikroskop dient zur Visualisierung der Oberflächenstrukturen nahezubeliebiger Materialien und im Idealfall sogarzur Abbildung einzelner Atome.Zusammen mit dem Rastertunnelmikroskop ermöglicht es die höchste Auflösungaller mikroskopischen Techniken. Das Gerät kann sowohl im AFM/SPM- als auch imkontaktfreien Modus betrieben werden und ist außerdem für Nanoindentierungausgelegt. Ein Forschungsprojekt des IMM befasst sich mit der Messung der Krümmungvon Korngrenzenfurchen am Tripelpunkt und der Ermittlung entsprechender Tripellinienenergien.Ansprechpartner: Dr. Talal Al-SammanEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-26 87 1

Dual-Beam-FIB FEI Helios Nanolab 600iDas neueste RasterelektronenmikroskopamIMMverfügt neben seinerhochauflösenden Elektronensäule zusätzlich über einen fokussierten GalliumIonenstrahl (Focused Ion Beam). Mit diesem ist es möglich, gezielt lenfürTEM-Untersuchungenausdem Probenmaterial herauszuschneiden. Zuvor können die Proben mit Hilfe derangeschlossenen EBSD- und EDS-Systeme von EDAX/ Ametek und den verschiedeneneingebauten Detektoren (SE und QBSD) umfassend analysiert werden. Durch dieabwechselnde Verwendung von Elektronen- und Ionenstrahl lassen sich geeigneteProben dabei in 3D mit EDS und EBSD, auch kombiniert, vermessen. HerauspräparierteTEM-Proben lassen sich zusätzlich direkt im Gerät mittels des STEM-Detektors untersuchen.Ansprechpartner: M.Sc. Martin HellerEmail: [email protected]: 49 (0)241 80-26 87

Weitere DienstleistungenMakrotexturmessungM.Sc. Marcel SchreiberFunkenerosives SchneidenDetlef FuchsEmail: [email protected] und WarmwalzenEmail: [email protected] BehandlungArndt ZiemonsHärteprüfungDavid BeckersNanoindentierungD.Phil., M.-Eng. James GibsonFür allgemeine FragenOberingenieur Dr.-Ing. Talal Al-SammanEmail: [email protected]: [email protected]: [email protected]: [email protected]: 49 (0)241 80-26 85 5Fax: 49 (0)241 80-22 30 1

Institut für Metallkunde und MetallphysikInstitutsleitungUniv.-Prof. Dr. Sandra Korte-KerzelAdresseKopernikusstrasse 1452074 AachenDeutschlandTel: 49 (0)241 80-26 85 5Fax: 49 (0)241 80-22 30 1www.imm.rwth-aachen.deRedaktion: Mehran AfsharFotos: Barbara Eigelshoven, David Beckers

Institutsleitung Univ.-Prof. Dr. Sandra Korte-Kerzel Adresse Kopernikusstrasse 14 52074 Aachen Deutschland Tel: 49 (0)241 80-26 85 5 Fax: 49 (0)241 80-22 30 1 www.imm.rwth-aachen.de Redaktion: Mehran Afshar