q&more
Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

News

Neutronenforschung hilft bei der Entwicklung von zerstörungsfreien Prüfverfahren

Copyright: BAM

(a) Neutronen-Eigenspannungsmessung an einer Schweißprobe aus handelsüblichen Stahl, (b) Magnetfeldmessung, (c) Schweißnahtquerschliff.

04.01.2019: Materialermüdung zeigt sich häufig zuerst daran, dass im Innern des Materials Bereiche mit stark unterschiedlichen Eigenspannungen aneinandergrenzen. An der Neutronenquelle BER II am HZB hat ein Team der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) die Eigenspannungen von Schweißnähten aus ferromagnetischem Stahl analysiert. Die Ergebnisse helfen zerstörungsfreie elektromagnetische Prüfverfahren zu verbessern.

Neutronenmessungen sind nach wie vor das Verfahren der Wahl, um vorhandene Eigenspannungen tief im Inneren von Materialien sehr exakt zu ermitteln. Hohe Unterschiede in Eigenspannungen sind für ein Material gleichbedeutend mit großem „Stress“, unter denen es sogar reißen kann. Allerdings stehen Neutronen nicht einfach so zur Verfügung, sondern erfordern Großgeräte wie die Berliner Neutronenquelle am HZB.

Ein Team des Fachbereichs 8.4 von der Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) arbeitet daran, feinste Materialveränderung in ferromagnetischen Materialien frühzeitig zu identifizieren. Nun sind sie auf diesem Weg einen großen Schritt weiter gekommen. Die Forscher untersuchten dafür zunächst die sehr schwachen Magnetfelder von Schweißnähten aus einem ferromagnetischen Stahl. Mit Hilfe von speziellen Magnetfeldsensoren (sogenannten GMR-Sensoren; engl.: giant magneto resistance, dt.: Riesenmagnetwiderstand) gelang dies mit einer deutlich höheren Empfindlichkeit als sie zum Vermessen des Erdmagnetfelds notwendig ist und mit einer Ortsauflösung im zehntel Mikrometerbereich.

Im Anschluss identifizierten die Forscher die unterschiedlichen Materialeigenheiten der Schweißnähte, die beim Schweißen durch Erhitzen und Abkühlen des Materials entstehen. Dabei stellten sie überraschende Zusammenhänge fest: bereits geringfügige Veränderungen im Werkstoff, erzeugten Variationen im Magnetfeld. Die größten und deutlichsten Magnetfeldänderungen zeigten sich dabei in Bereichen mit homogener Mikrostruktur der Proben.

Mit Hilfe der Neutronenanalysen am HZB konnten die Forscher unter Leitung von Prof. Giovanni Bruno ihre Vermutung belegen, dass offenbar genau in diesen Bereichen stark unterschiedliche Eigenspannungsniveaus aufeinandertreffen.

Gegenwärtig sind die Forscher von der BAM auf der Suche, unter welchen Umständen Eigenspannungsgradienten solch hohe magnetische Streufelder erzeugen. Es lohnt sich, die Umstände noch genauer zu untersuchen. Damit rückt die Vision näher, mit Hilfe von Magnetfeldsensoren relevante Materialveränderungen bereits frühzeitig zu erkennen, bevor ein Riss überhaupt entsteht – und zwar preiswert und zerstörungsfrei.

Originalveröffentlichung:
"Influence of the microstructure on magnetic stray fields of low-carbon steel welds"; R. Stegemann, S. Cabeza, M. Pelkner, V. Lyamkin, A. Pittner, D. Werner, R. Wimpory, M. Boin, M. Kreutzbruck, G. Bruno.; Journal of Nondestructive Evaluation; 2018

Fakten, Hintergründe, Dossiers

  • zerstörungsfreie Prüfungen
  • Prüftechnik
  • Materialanalytik
  • Magnetfeldsensoren
  • Stahl
  • Magnetfeld
  • Materialermüdung
  • Materialforschung

Mehr über Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Mehr über BAM

  • News

    Wie gut ist die Messmethode?

    Ob Explosion in einem Chemiewerk oder Brand auf einem Gefahrgutfrachter – die Ursachen für Unfälle können vielfältig sein. Prävention beginnt bereits im Prüflabor, wenn Chemikalien auf ihre gefährlichen Eigenschaften getestet werden. Denn auf die richtige Durchführung der Prüfung und Bewert ... mehr

    Hightech-Etiketten mit Temperaturgedächtnis

    Die lückenlose Überwachung von Kühlketten stellt für die Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie eine große Herausforderung dar. Oftmals treten während eines Transports vorübergehende Temperaturspitzen auf, die jedoch nicht nachverfolgt werden können. Und viele der eingesetzten Systeme z ... mehr

  • q&more Artikel

    Der Fingerabdruck der Kieselalge

    Elementanalytische Verfahren werden heute zu mehr eingesetzt als bloß zur Bestimmung von Metallgesamtgehalten in diversen Probenmatrizes. Sie stellen heute ein wichtiges Werkzeug zur Beantwortung lebenswissenschaftlicher Fragen aus Umwelt, Medizin und Biologie dar. mehr

    Veränderungen als „kontinuierliche Verbesserungen“?

    Zurzeit sind einige für Laboratorien wichtige internationale Normen in Überarbeitung, darunter DIN EN ISO/IEC 17025 [1] als die wohl wichtigste. Das wird für die Laboratorien Veränderungen mit sich bringen. Aber auch unabhängig von Normenrevisionen ändern/verschärfen die Akkreditierungsstel ... mehr

  • Autoren

    Dr. Björn Meermann

    Björn Meermann, Jahrgang 1982, studierte Chemie an der Universität Münster, wo er 2009 in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Uwe Karst promovierte. Im Anschluss forschte er während eines knapp zweijährigen Postdoc-Aufenthalts an der Universität Gent, Belgien in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. ... mehr

    Dr. Martina Hedrich

    Martina Hedrich, Jg. 1951, studierte Chemie an der Freien Universität Berlin (FUB) und promovierte in anorganischer Chemie auf dem Gebiet der Röntgenstrukturanalyse. Während ihrer Postdoc-Zeit am Hahn-Meitner-Institut Berlin widmete sie sich der Spurenanalytik in menschlichen Gewebe­proben ... mehr

    Dr. Manfred Golze

    Manfred Golze, Jg. 1949, studierte Chemie an der Freien Universität Berlin (FUB) und promovierte auf dem Gebiet der Physikalischen Chemie. Nach Tätigkeiten an der FUB und dem Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft kam er 1987 zur Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (B ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von:

 

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.