Prakt. Met. Sonderband 46 (2014) 119 
ANWENDBARKEIT DER NANOINDENTATION ZUR 
UNTERSUCHUNG MIKROSTRUKTURIERTER BEREICHE 
IN CP-TITAN-PROBEN 
C. Godard, A. Klingler, T. Junker, E. Kerscher 
Arbeitsgruppe Werkstoffprüfung (AWP), Technische Universität Kaiserslautern, 
Deutschland 
ABSTRACT 
am Zener- 
argien für Bearbeitungsverfahren auf der Mikroskala zur Modifizierung von Bauteiloberflächen finden 
in verschiedenen Bereichen von der Antriebstechnik über die Anlagentechnik bis hin zur 
Medizintechnik Anwendung. Den Einfluss der eingebrachten feinen Strukturen auf das 
Werkstoffstoffverhalten und die mechanischen Eigenschaften gilt es tiefergehend zu 
erforschen. Neben der Untersuchung des zyklischen und quasistatischen Verhaltens von 
mikrobearbeiteten Proben ist die Analyse des oberflächennahen Gefüges und der Härte 
ungen mit von hoher Bedeutung. Die Nanoindentation lässt die Bestimmung lokaler mechanischer 
rakterisiert. Eigenschaften in kleinen Analysevolumen zu. Die Anwendbarkeit dieses Verfahrens zur 
~Phase fir Bestimmung der Harte in oberflachennahen mikrobearbeiteten Bereichen inklusive 
Sehalt die metallographischer Praparation far den Reinwerkstoff cp-Titan wird in dieser Arbeit 
ng gesenkt vorgestellt. 
der beiden 
aufgestellt, 
er Z(e,€&,T) Ne 
stellt. 1. EINFÜHRUNG 
Bauteiloberflächen können durch verschiedene Bearbeitungsverfahren gezielt modifiziert 
werden. Die Auswirkung solcher Modifikationen auf die Morphologie der oberflächennahen 
Mikrostruktur wird im Sonderforschungsbereich 926 „Bauteiloberflächen — Morphologie auf 
der Mikroskala“ untersucht. Prozesse wie beispielsweise das Mikrofräsen und 
011. Laserstrukturierung werden angewandt, um den Verschleiß von Bauteilen im Reibkontakt 
51 (1998) zu verringern. Ein weiteres Ziel dieser Verfahren ist das Biofilmwachstum auf derart 
gestalteten Oberflachen in bioverfahrenstechnischen Anlagen zu steuern. 
Mayer, in: Die eingebrachten Strukturen haben eine Tiefe von 10-20 pm beim Mikrofrasprozess und 
eine Tiefe von bis zu 100 pm bei der Laserbearbeitung. Trotz der recht kleinen 
Abmessungen ist eine Veränderung des oberflächennahen Gefüges und der 
1) 594-604. mechanischen Eigenschaften möglich. Der Einfluss dieser Strukturen auf die 
quasistatischen und zyklischen Eigenschaften wurde bereits weitreichend untersucht [1-3]. 
In dieser Arbeit soll tiefer auf mögliche oberflächennahe Veränderungen aufgrund der 
ark, H. Bearbeitungsverfahren eingegangen werden. Diese Veränderungen sind teilweise 
lichtmikroskopisch sichtbar. Eine weitere Möglichkeit, die lokalen Eigenschaften zu 
slemens, bestimmen, ist die Nanoindentation. Durch sehr kleine Eindringkrafte konnen so die Harte 
sowie der E-Modul ortsaufgeldst in kleinen Materialvolumina bestimmt werden. Dieses 
1g, Messverfahren stellt hohe Ansprüche an die Oberflachenqualitat des Priflings, sodass die 
metallographische Präparation die Hauptherausforderung darstellt. Eine plane Oberfläche 
ist unerlässlich. außerdem sollten Kantenabrundungen während des Polierens vermieden