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Biegebruch zur Öffnung von Oberflächenfehlern
Für die Präparation z.B. von Gleitringen zur Schadensanalyse hat sich ein axialer Bruchverlauf
von der potentiell geschädigten Lauffläche ausgehend zur entgegengesetzten Stirnfläche
bewährt. Nach geeigneter Einspannung und evtl. Eintrennen der Rückseite wird die Probe
gebrochen.
Innendruckberstversuche zur Öffnung von Volumenfehlern
Bei kalotten- oder rohrförmigen Strukturbauteilen bietet sich der Innendruckberstversuch an,
da er in der Wandung ein Spannungzustand einstellt, der ein relativ großes effektives Volumen
überwiegend auf Zug beansprucht. Zum Teil werden entsprechende Versuche an Bauteilen zur
Ermittlung von Kennwerten oder als Proof-Test ohnehin durchgeführt. Die Bruchflächen, die
bei den Versuchen entstehen, können direkt als Präparate weiterverwendet werden. Wenn
mehrere Bruchflächen entstanden sind, ist zu untersuchen, welcher Bruch als erster entstanden
ist, da dieser den bruchauslösenden Fehler enthält. Methoden dazu sind in /Ric92/ beschrieben.
Torsionsbruch zur Untersuchung spezieller Proben
Am IKKM wurden, parallel zu anderen Präparationsmethoden, Proben durch Torsion
gebrochen und untersucht. Bei homogenen Werkstoffen zeigte sich dabei ein ähnliches
Bruchbild wie beim Biegebruch, allerdings ist die Untersuchung durch starke Zerklüftung der
Bruchfläche erschwert.
Torsion verursacht an der Oberfläche die höchste Schubspannung max; laut Mohr’schem
Kreis unter 45° die max. Zugspannung Gmax. Der Torsionsversuch ist somit ebenfalls ein
oberflächenbetonter Versuch, der Spannungsgradient entspricht dem der Biegung. Da Torsion
mehr Oberfläche und mehr Volumen beansprucht als Biegung, läßt die Beanspruchung des
tordierten Volumens auch eine Öffnung von Volumenfehlern erhoffen. Interessante Ergebnisse
wurden bei der Untersuchung eines Schichtverbundes gefunden.
4. Rasterelektronenmikroskopie und chemische Analysen
Die mindestens 10-fach höhere förderliche Vergrößerung (Lichtmikroskop ca. 1.500-fach,
Rasterelektronenmikroskop REM über 15.000-fach) sowie die erheblich größere Schärfentiefe
machen das REM zum geeigneten Instrument zum WUntersuchen auch zerklüfteter
Bruchflächen.
Das Rasterelektronenmikroskop REM tastet die elektrisch leitfähige oder mittels
Besputterung leitend gemachte Probe im Vakuum mit einem fokussierten Elektronenstrahl
zeilenförmig ab. Die Elektronenantwort der Probe wird von 2 Detektoren aufgefangen und
weiterverarbeitet. Der SE-Detektor liefert ein Bild, das im wesentlichen die Topographie
(Berg und Tal) der Probe . wiedergibt. Geeignet z.B. zur Charakterisierung beliebig
bearbeiteter Flächen. Wird die Probe vorher mit Gold gesputtert, erzeugt der SE-Detektor ein
reines Topographiebild. Der RE-Detektor wertet Rückstreuelektronen, die von der Probe
elastisch abprallen, aus. Es entsteht ein Elementkontrastbild, d.h. Elemente mit höherer
Ordnungszahl erscheinen heller als Elemente mit niedriger Ordnungszahl, man erhält Hinweise
auf die chemische Zusammensetzung, die z.B. durch Bildung von Korrosionsprodukten oder
durch Infiltrierung mit Fremdmaterial verändert sein kann
Eine chemische Analyse in einem vom REM angezeigten Bild gelingt mittels EDX. Die
Energiedispersive Röntgen (x-ray) Analyse ermöglicht eine qualitative Elementanalyse der
Oberfläche bis zu einigen um Tiefe. Mittels Korrekturprogrammen ist eine Teilquantifizierung
der Analyse möglich, wenn spiegelglänzend planpolierte Proben verwendet werden. Auf
Bruchflächen ist keine mengenmäßige EDX-Messung möglich. Weitergehende Angaben siehe
/Rei73. Sch94/