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Präparation dünner Stege zur Bestimmung der kristallographischen Orientierung und deren Einfluss bei der Zerspanung von Reintitan auf der Mikroskala

Sunday (01.01.2040)
00:00 - 18:28 Uhr Halle 2

Reintitan liegt unterhalb von 880°C in einer hexagonal dichtest gepackten Kristallstruktur vor (alpha-Ti). Durch die vorliegende Kristalltruktur weist alpha-Ti anisotrope Charakteristika auf. Die Anisotropie zeigt sich in den optischen und mechanischen Eigenschaften. Bei einem optisch anisotropen Werkstoff hat die kristallographische Kornorientierung einen Effekt auf die Reflektion polarisierten Lichtes. Optische Anisotropie kann genutzt werden, um einzelne Körner zu detektieren und die Orientierung der kristallographischen c-Achse eines Korns zu bestimmen [1, 2]. Die Anisotropie der mechanischen Eigenschaften des alpha-Ti wird relevant, wenn der Werkstoff eine Textur aufweist, oder wenn die Zerspanung des Titans wie bei der Mikrozerspanung in der Größenordnung der Korngröße erfolgt, sodass sich die von der Kornorientierung abhängigen mechanischen Eigenschaften auf den Prozess auswirken.

Um die mechanischen Eigenschaften auf der Mikroskala zu untersuchen und neue Erkenntnisse über den Einfluss der kristallographischen Orientierung z.B. bei der Mikrozerspanung zu gewinnen, ist es beispielsweise notwendig, frei stehende Strukturen zu fertigen, deren Abmessungen in der Größenordnung der mittleren Korngröße (100 µm) des Werkstoffes liegen und deren Oberfläche glatt und metallographisch präpariert ist, sodass die Körner detektiert und ihre kristallographische Orientierung bestimmt werden kann.

In der vorliegenden Arbeit stellen wir ein Verfahren vor, welches wir erfolgreich zur Herstellung solcher Strukturen aus alpha-Ti angewendet haben. Hierbei wurden Stege mit einer Breite von 50 bzw. 100 µm durch Fräsen hergestellt. Der dabei entstandene Grat beeinträchtigt die Bestimmung der Kornorientierungen. Durch das entwickelte Verfahren ist eine nachträgliche Entfernung des Grats und damit die Bestimmung der Kornorientierung möglich. Beim Abtragen der Strukturen durch einen Orthogonalschnitt können so beispielsweise die Trennkräfte während des Materialabtrags, oder die resultierende Oberflächengüte mit der vorliegenden Kornorientierung korreliert werden und so neue Erkenntnisse über den Einfluss der Kornorientierungen auf die Mikrozerspanung gewonnen werden.

[1] Böhme, L.; Morales-Rivas, L.; Diederichs, S.; Kerscher, E. Materials Characterization 145 (2018) 573-581.

[2] Morales-Rivas, L.; Diederichs, S.; Böhme, L.; Gordo, E.; Hebestreit, A.; Kerscher, E. Practical Metallography, 55 (2018) 10, 678-692.

Sprecher/Referent:
Luisa Böhme
TU Kaiserslautern
Weitere Autoren/Referenten:
  • Anja Hebestreit
    TU Kaiserslautern
  • Sonja Kieren-Ehses
    TU Kaiserslautern
  • Martin Bohley
    TU Kaiserslautern
  • Dr. Benjamin Kirsch
    TU Kaiserslautern
  • Prof. Dr. Jan C. Aurich
    TU Kaiserslautern
  • Prof. Dr. Eberhard Kerscher
    TU Kaiserslautern