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Description
Die additive Fertigung, insbesondere das selektive Laserschmelzen (L-PBF), hat sich als Schlüsseltechnologie für die Herstellung komplexer Bauteile aus der Titanlegierung Ti6Al4V etabliert. Im Vergleich zu konventionellen schmelzmetallurgischen Verfahren zeichnet sich der L-PBF-Prozess durch hohe Abkühlraten und zyklische Wiederaufheizvorgänge aus. Dies führt zu einem meist martensitisch geprägten Gefüge mit feinen α′-Nadeln innerhalb der primären β-Körner, und beeinfluss so das mechanische Eigenschaftsprofil.
Ein kritischer Aspekt für die Integrität dieser Bauteile ist der Grenzbereich zwischen den einzelnen Pulverlagen. Diese Übergangszonen können Inhomogenitäten im Gefüge oder mikroskopische Defekte aufweisen, die unter mechanischer Last – insbesondere bei zyklischer Beanspruchung – als Ausgangspunkte für Mikrorisse fungieren. Um das Verformungsverhalten und die Versagensmechanismen auf skalenübergreifender Ebene zu verstehen, ist eine detaillierte mechanische Charakterisierung auf der Mikroebene notwendig.
Im Rahmen dieser Untersuchung wird eine Methodik zur mikromechanischen In-situ-Charakterisierung von Proben vorgestellt. Mittels präziser Zug- bzw. Biegeversuche in-situ im Mikroskop wird das Werkstoffverhalten unter Last direkt beobachtet. Ein zentrales Element der Analyse stellt die digitale Bildkorrelation („Digital Image Correlation – DIC“) dar. Diese erlaubt es, lokale Dehnung hochaufgelöst zu dokumentieren und Spannungslokalisierung an Übergangszonen quantitativ zu erfassen.
Der Erfolg solcher mikromechanischen Untersuchungen hängt maßgeblich von der metallografischen Präparationsgüte ab. Da die Probengeometrie im Millimeterbereich liegt, ist eine konventionelle metallographische Handhabung kaum möglich. Es wird ein innovativer Workflow präsentiert, bei dem die Mikroproben zunächst in einem wiederauflösbaren Einbettmittel eingebettet werden, um eine plane und schädigungsfreie Oberfläche durch Schleifen und Polieren zu erzielen. Das anschließende Ausbetten der Proben erfolgt schonend in einem Soxhlet-Extraktor. Dieses Verfahren garantiert die Rückstandsfreie Entfernung des Einbettmittels. Dies ist für die anschließenden Untersuchungen von zentraler Bedeutung. Zudem bewahrt diese Methode die empfindlichen Probenkanten vor Schäden, was eine Grundvoraussetzung für die präzise In-situ-Beobachtung und die anschließende Korrelation der Gefügedaten ist.