Untersuchung der Mikrostruktur von rührreibgeschweißten Stählen mittels in situ Experimenten mit hochenergetischer Röntgenstrahlung

Blankenburg, Malte

Mit hochenergetische Röntgenstrahlung ist es möglich, tief in Werkstoffe einzudringen und Informationen über ihre Struktur zu gewinnen. Dank der hohen Intensität der Röntgenstrahlung am neuen PETRA III Speicherring und der fortschreitenden Entwicklung schneller Detektoren für hohe Photonenenergien ist es möglich, Prozesse in situ zu untersuchen. Um einen grundlegenden Einblick in die beim Rührreibschweißen ablaufenden Nicht-Gleichgewichtsprozesse zu bekommen, wurde am Helmholtz-Zentrum Geesthacht mit den Experten für Festphase-Fügeprozesse die portable Rührreibschweißanlage „FlexiStir“ entwickelt. In den in dieser Arbeit vorgestellten Diffraktionsexperimenten ist es erstmals mit praxisrelevanten Schweißparametern gelungen, die während des Schweißens ablaufenden Transformationen in der Mikrostruktur von Stählen zu untersuchen. Mit der Kombination der Ergebnisse der Rietveldanalyse und der protokollierten Schweißparameter konnte ein einzigartiger Einblick in den Rührreibschweißprozess gewonnen werden. Mit einer umfassenden zusätzlichen Charakterisierung der für die Rührreibschweißexperimente verwendeten Werkstoffe, die sowohl vor als auch nach dem Schweißen stattfand sowie der Durchführung ergänzender in situ Experimente im Dilatometer, die die Materialeigenschaften detailliert im für den Schweißvorgang relevanten Temperatur- und Zeitintervall zugänglich machten, konnten die Ergebnisse der in situ FSW-Experimente weitergehend interpretiert werden. Für den unlegierten Baustahl S355 konnte mit Hilfe der für die Umwandlung von Austenit zu Ferrit benötigten Zeit und dem anschließenden Vergleich mit den im Dilatometer gemessenen Umwandlungszeiten des gleichen Materials für unterschiedliche Schweißparameter die Abkühlraten des betrachteten Probenvolumens im Nahtzentrum berechnet werden. Mit den Ergebnissen aus den Messungen am Superduplexstahl 1.4410 konnte die Temperaturabhängigkeit des Ferritgehalts genutzt werden, um den Zusammenhang zwischen der Schweißleistung und der Maximaltemperatur in der Rührzone zu quantifizieren.

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Blankenburg, Malte: Untersuchung der Mikrostruktur von rührreibgeschweißten Stählen mittels in situ Experimenten mit hochenergetischer Röntgenstrahlung.

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