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ınt Bestimmung von Faserdurchmesser und Faserorientierung in kurzfaserverstärkten 
ark Verbundwerkstoffen mittels automatischer Bildanalyse 
ete J. Bär, R. Meier und H.-J. Gudladt, Universität der Bundeswehr München, Institut für 
Werkstoffkunde (LRT-5), D-85577 Neubiberg 
er- 
Einleitung 
Die mechanischen Eigenschaften kurzfaserverstärkter metallischer Werkstoffe werden stark von der 
Orientierung der Fasern im Bauteil beeinflußt. Durch eine Variation dieses Parameters können die 
mechanischen Eigenschaften innerhalb bestimmter Grenzen verändert und somit den Belastungen 
des Bauteils angepaßt werden. Zum Beispiel wird beim Kolben für Dieselmotoren die beste 
Verstärkungswirkung erzielt, wenn die Fasern in Ebenen parallel zum Kolbenboden statistisch 
verteilt sind. Je höher der Anteil der Fasern ist, die nicht parallel zum Kolbenboden orientiert sind, 
desto geringer wird die Warmfestigkeit des Werkstoffes in der hochbelasteten Richtung (1). Aus 
diesem Grund ist es für die Qualitätssicherung wichtig, die Orientierung der Fasern im Bauteil 
mittels automatischer Bildanalyse quantitativ erfassen zu können. Dabei ergibt sich jedoch das 
ut Problem, daß zur Vermeidung von Meßfehlern agglomerierte Fasern vor der Messung getrennt 
die werden müssen. Wie Voruntersuchungen gezeigt haben (2), gelingt die Trennung agglomerierter 
len Fasern mit klassischen Bildverarbeitungsalgorithmen nur teilweise und unter Veränderung des 
ler Ausgangsbildes. Mittels einer neuen Bildverarbeitungssoftware können nun agglomerierte Fasern 
aufgrund geometrischer Beziehungen getrennt werden. Am Beispiel einer mit 20 Vol.% Saffil- 
Fasern verstärkten AlSi12CuMgNi-Legierung soll die konturbasierte Fasertrennung im Vergleich zu 
den klassischen Bildverarbeitungsmethoden diskutiert werden. 
Material und Probenpräparation 
Bei dem im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Verbundwerkstoff handelt es sich um eine mit 
20 Vol.% Saffil verstärkte AlSi12CuMgNi-Kolbenlegierung die von der Firma Mahle GmbH, 
Stuttgart im Squeeze-casting Verfahren hergestellt wurde. Aus einem gelieferten Block der Maße 
10x 10 x 80 mm” wurde sowohl ein Schliff quer zur Faserebene (Querschliff) als auch ein Schliff 
parallel zur Faserebene (Längsschliff) herausgetrennt. Die Schliffe wurden in einem mehrstufigen 
Schleif- und Polierprozess präpariert und anschließend mittels reaktivem Sputtern mit Kupfer 
kontrastiert. Durch das reaktive Sputtern mit Kupfer wird zum einen der Kontrast zwischen den 
verschiedenen Phasen erhöht, zum anderen erscheinen die Fasern als hellster Gefügebestandteil 
(hellgrau bis weiß), so daß trotz der noch etwas helleren Faserinnenbereiche eine vollständige 
Segmentierung der Fasern möglich ist (2). 
Bild 1: Querschliff Bild 2: Längsschliff