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für Materialanalysen und Forschung

Kompetenz–Innovation–Leidenschaft

Werkstoffanalytik

Unsere Werkstoffanalytik umfasst mechanische und physikalische Werkstoffuntersuchungen, wie z.B. Struktur- und Gefügeanalyse. Diese können sowohl zur Prüfung mechanischer/physikalischer Eigenschaften von Materialien und Werkstoffen als auch zu Optimierung von Herstellungsverfahren und zur Schadensanalytik herangezogen werden.

Werkstoffanalytik

Werkstoffe – inklusive der Materialien aus den Geowissenschaften – sind in ihren physikalischen und mechanischen Eigenschaften meist anisotrop, also richtungsabhängig. Sie ergeben sich aus dem inneren Aufbau, Größe und Orientierung der Kristallite, als auch durch Korngrenzeigenschaften und intrinsischen Spannungen des Materials. Somit ist die quantitative Bestimmung dieser Parameter sehr wichtig für viele Entwicklungen in der Technik, dem Maschinenbau, der Optimierung von Verfahren in Produktentwicklung und Herstellung vieler Werkstoffe. Auch in der material- und geowissenschaftlichen Forschung ist eine quantitative Bestimmung dieser Parameter für die Optimierung von Materialien, die Schadensanalytik bzw. für die Rekonstruktion von geologischen Deformationsprozessen in der Forschung sehr wichtig. Unsere Analytik richtet sich sowohl an angewandte Fragestellungen (Werkstoffprüfung), als auch an die Grundlagenforschung.

Unsere Methoden der Werkstoffanalytik

Wir bieten in unserem Institut verschiedene, bei Bedarf auch kombinierbare, Verfahren an. Damit können wir Proben entweder insgesamt (global) oder ortsaufgelöst (lokal) analysieren. Für eine globale Analytik von Materialien verwenden wir Beugungsmethoden, die je nach Fragestellung mittels Röntgen-, Synchrotron-, oder Neutronendiffraktion durchgefürt werden. Hier ist es möglich sowohl Pulver- als auch Texturuntersuchungen an vielfältigen Materialien durchzuführen. Daneben bieten wir ortsaufgelöste Textur- und Gefüge- bzw. Metallographieanalysen mittels Rasterelektronenmikroskopie und optischer Mikroskopie an. Härteprüfungen an unterschiedlichen Materialien können ebenso durchgeführt werden.
Nach Absprache analysieren wir auch Legierungen und mehrphasige Materialien durch zerstörungsfreie Verfahren.

Diffraktion

In unserem Labor existieren Röntgendiffraktometer für sowohl Pulver- als auch Texturanalysen. Mittels Pulverdiffraktometrie bieten wir qualitative (Search/Match) und quantitative Phasenanalysen (Rietveldanalysen) an. Bei Bedarf, also je nach Materialbeschaffenheit und Fragestellung, führen wir diese Analysen, wie auch die Texturmessungen, extern an Synchrotron- oder Neutronenquellen durch. Auf der Basis von Texturanalysen können anisotrope makroskopische Materialeigenschaften, wie E-Modul, thermische Ausdehnung, plastisches Materialverhalten bei der Umformung (r-Wert) oder die Bestimmung des Materialzustandes (z.B. vollständige oder teilweise Rekristallisation) bestimmt werden. Außerdem führen wir für Sie Spannungsanalysen (Eigenspannung, Materialspannungen unter mechanischer Belastung), Experimente unter uniaxialem Druck und Korngrößenanalysen, bzw. auch Kristallitgrößenverteilungsanalysen durch. Diese Verfahren können auch mit ortsaufgelösten Verfahren kombiniert werden.

Rasterelektronenmikroskopie

Unsere Analytik mittels Rasterelektronenmikroskopie umfasst sowohl Gefügeanalysen bzw. Metallographie mittels Rückstreu- und Sekundärelektronenbilder, als auch Texturanalysen mittels EBSD (Electron Backscattter Diffraction). Die Rückstreubilder können in Absprache quantitativ (z.B. Partikelanalysen, Korngrößen, Korngrenzorientierungen, Porosität und Rissverteilungen in 2D) ausgewertet werden. Zusätzlich bieten wir Analysen zu Mineral, bzw. Kristallitalterationen an. Dazu können mittels der Verwendung von energiedispersiver Röntgenstrahlen-Analyse (EDX) Elementverteilungen in Profilen oder Rasteranalysen, z.B. für eine Schadensanalytik, analysiert werden. Ergänzend zu den globalen Texturanalysen, können mittels EBSD lokal ortsaufgelöst Kristallorientierungen in einer Auflösung von 500 nm durchgeführt werden.

Härteprüfungen

Für Härteprüfungen verwenden wir eine Vickers Mikro-Härteprüfmaschine Wolpert Testor 4021. Durch die Ausstattung mit Prüfspitze können auch einzelne Gefügebestandteile in der Härteskala HV 0,2 bis 10 kp, also entsprechend im Kraftbereich von 1,96 – 98,07 N, gemessen werden. Wir bieten diese Werkstoffprüfung natürlich einzeln oder auch in Kombination mit anderen Analysen an.

Legierungsbestimmung

Wir bieten in unserem Institut auch ortsaufgelöste Röntgenfluoreszenzanalysen (RFA/XRF) an, die sehr gut dazu geeignet ist, die chemische Zusammensetzung von Legierungen metallischer Werkstoffe zu überprüfen. Diese Werkstoffprüfung kann an Einzelpunkten, in Linienprofilen, oder an Rasterpunkten über Oberflächen durchgeführt werden. Bei Bedarf können diese Analysen auch mit weiterer Metallographie kombiniert werden.

Optische Gefügeanalytik

Wir führen an unserem Institut optische Gefügeanalytik einmal in Durchlichtmikroskopie (Geomaterialien, Keramik etc.) oder in Auflichtmikroskopie (Metallographie) durch. Bei der Durchlichtmikroskopie liegt die analytische Auflösung bei bis zu 0,2 μm, während die bei der Auflichtmikroskopie Auflösungen bis zu 1,6 μm möglich sind. Nach Absprache können bei beiden Verfahren auch quantitative Analysen des Gefüges über Bilddatenauswertung durchgeführt werden. Diese Untersuchungen können bei Bedarf auch mit weiteren Methoden unserer Werkstoffprüfung ergänzt werden.

Proben

Die Proben können in unserem Labor fachgerecht aufbereitet werden. Damit garantieren wir auch eine kontaminationsfreie Analytik. Die für die entsprechenden Analysen notwendigen Reinigungs-,Schleif-, Ätz- und Beschichtungsverfahren führen wir selbstverständlich auch in höchster Sorgfalt und Präzision durch. In den Fällen, in denen auch eine fachgerechte, orientierte Probennahme notwendig ist, können wir auch die Probennahme vor Ort, gemeinsam oder in Absprache, durchführen.

Qualitätskontrolle

In der Werkstoffanalytik besteht die Qualitätskontrolle zum Einen aus der sorgfältigen Probenpräparation (Schliffherstellung, Oberflächenpräparation, Pulverherstellung ohne Induktion von Kristallgitterdefekten). Zum Zweiten gehen wir mit sehr viel Sorgfalt und Erfahrung an die Analytik, die in langjähriger wissenschaftlicher Praxis entwickelt und erprobt ist. Dabei ist es sehr wichtig potentielle Fehlerquellen sowohl während der Analytik als auch während der Datenauswertung zu vermeiden, bzw. quantitativ mit einzubeziehen. Hier versprechen wir höchste Sorgfalt, Präzision und langjährige wissenschaftliche Praxis.

Anwendungen der Werkstoffanalytik

Wir bieten Ihnen vielfältige wissenschaftliche Erfahrung und Kompetenz aus den folgenden Bereichen an:

  • Optimierung von Herstellungsprozessen (Umformung, Rekristallisation)
  • Schadensanalytik
  • Optimierung der mechanischen bzw. physikalischen Eigenschaften von Materialien auch aus den Geowissenschaften (Baustoffe etc.)
  • Charakterisierung von Deformationsprozessen
  • (Mineral)Phasenanalysen an Werkstoffen und geowissenschaftlichen Probenmaterial