Prakt. Met. Sonderband 38 (2006) 169
3D-CHARAKTERISIERUNG DER GRAPHITMORPHOLOGIE MIT
Higher HILFE DER FIB-NANOTOMOGRAPHIE
ip 139- A. Velichko, K. Schladitz*, C. Holzapfel, F. Mucklich
ents and a; ; . a
Werkstoffwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe, Universität des Saarlandes.
Postfach 151150, D-66041 Saarbrücken
‚ering 27 *Fraunhofer-Institut fiir Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM), Fraunhofer-Platz 1,
‘ 67663 Kaiserslautern, Deutschland
e-mail: a.velitchko@matsci.uni-sb.de
ABSTRAKT
Tatti, K, . : : . . . . En
Wie aus vielen früheren Arbeiten bekannt ist, spielt die Graphitmorphologie eine
surnal of entscheidende Rolle fiir die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des
Gusseisens. Deswegen ist die korrekte Beschreibung der Graphitform von großer
ournal of Bedeutung für die Entwicklung einer automatischen und reproduzierbaren
Klassifizierungsmethode [1]. Dies sollte auch fiir das Verstandnis der Phänomene, die auf
der Grenzfliche zwischen Matrix und Graphitausscheidungen auftreten und die
Makroeigenschaften beeinflussen, relevant sein. Die Charakterisierung der komplexen
Graphitform in Gusseisen wurde bisher im Allgemeinen auf die 2D-Schliffebene
beschränkt. Tomographische Untersuchungen sollen die charakteristischen
Gefligekennwerte aus dem Volumen direkt liefern. Die klassische Réntgentomographie
erreicht allerdings nicht das nötige Auflösungsvermögen [2].
Die Untersuchungen dieser Arbeit erfolgten in der DualBeam™ Workstation Strata 235
(FEI Company). Die dreidimensionale Struktur wurde mittels 3D-Serienschnittmethode
untersucht. Dazu erfolgte die Präparation mit dem fokussierten lonenstrahl (FIB) und die
Abbildung mittels Sekundarelektronen (REM). Daran schloss sich die 3D-Rekonstruktion
von allen Serienschnitten mit Hilfe der 3D-Software Amira™ an. Die Untersuchung der
gefügecharakteristischen Kenngrößen in 3D erfolgte mit Hilfe des Softwaresystems MAVI.
Die FIB-Nanotomographie [3] bietet erweiterte Möglichkeiten der Erforschung des 3D-
Gefügeaufbaus auf einer Skala bis zu wenigen Nanometern und erlaubt es dadurch, die
Korrelationen zwischen gefügecharakteristischen Parametern auch für komplexe und
unregelmäßige Teilchenmorphologien zu bestimmen.
Keywords: Graphitmorphologie, FIB-Nanotomographie, 3D-Charakterisierung,
Gefügecharakterisierung, Gusseisen, Formanalyse
1. EINFÜHRUNG
Die Bestimmung der realen gefügecharakteristischen Parameter in 3D mit Hilfe von 2D-
Schnitten ist nicht trivial und beruht auf verschiedenen Formannahmen [4]. Während der
Volumenanteil Vy und die spezifische Grenzflaiche Sy einer Phase aus den ebenen
Schnitten für isometrische Gefüge berechnet werden können, ist das für die Dichte des
zweiten Krümmungsintegrals Ky bzw. fur die mittlere Anzahl der Teilchen pro
Volumeneinheit Ny nicht der Fall [4]. Um eine stereologische Methode für eine
Abschätzung von Nv benutzen zu können, müssen die Modellannahmen an die
Gefügeausbildung angepasst werden. Für die Beschreibung des Gusseisens mit
