Bruchmechanik und Ermüdungsrisswachstum

Die zur Verfügung stehendenden Versuchsapparaturen ermöglichen bruchmechanische Charakterisierungen von natürlichen Werkstoffen und Verbundwerkstoffen unter quasi-statischer Belastung. Kerb-Spaltzugfestigkeit und spezifische Bruchenergie werden mittels Keilspaltmethode ermittelt. Durch einen kompakten Versuchsaufbau können in-situ Messungen im Umweltrasterelektronenmikroskop durchgeführt werden. Für metallische Werkstoffe werden unter Ermüdungsbeanspruchung die schwellwertnahe Rissausbreitung untersucht und die Schwellwerte des zyklischen Spannungsintensitätsfaktors bestimmt. Der Einsatz des Ultraschall-Ermüdungsverfahrens ermöglicht die Messung sehr geringer Rissausbreitungsgeschwindigkeiten bis zu 10-14 m/Lastwechsel. Kontakt: H. Mayer, B. Schönbauer, G. Sinn, S. Tschegg

Mikromechanische Materialprüfung und Mikrohärtemessung

Biologische Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass relativ wenige, einfache chemische Bestandteile in komplexen Strukturen angeordnet werden, die wiederum andere größere Strukturen bilden. Typische Beispiele dafür sind Knochen und Holz. Es reicht daher im Allgemeinen nicht die Eigenschaften von Werkstoffen auf einer Größenskala zu kennen sondern die Eigenschaften der Struktur müssen auf verschiedenen Größenskalen analysiert und miteinander korreliert werden. Wichtige mechanische Eigenschaften, die dabei geprüft werden sind Zug- und Druckeigenschaften aber auch Rissbildung und Härte. Härteeigenschaften können dabei durch Mikro- und Nanohärtemessungen ermittelt werden. Kontakt: G. Sinn, H. Lichtenegger

Werkstoffcharakterisierung auf Nanometerebene

Die Untersuchung von nanoskaligen Strukturen und Verbundwerkstoffen ist ein besonderer Schwerpunkt am Institut für Physik und Materialwissenschaft. Unser Nanostrukturcharakterisierungs-Labor bietet Umweltrasterelektronenmikroskopie in Verbindung mit in-situ Verformungsmethoden und in-situ Nanoindentierung zur ortsaufgelösten mechanischen Charakterisierung. Zerstörungsfreie Röntgenstreumethoden (Röntgenkleinwinkelstreuung / SAXS, SAXS unter streifendem Einfall /GISAXS und Röntgenbeugung / XRD) werden verwendet um komplexe nanostrukturierte Materialien zu charakterisieren, z.B. Holz, Knochen, CNT-Verbunde, Nanopartikel, nanoporöse Materialien, Aerogele, etc. Wir spezialisieren uns auf die Kombination von ortsaufgelösten Methoden und entwickeln spezialgefertigte Zusätze zu unseren Anlagen. Kontakt: H. Rennhofer, G. Sinn, H. Lichtenegger

Schwingfestigkeit bei hohen Lastspielzahlen

Materialermüdung bezeichnet einen Schädigungsprozess, bei welchem eine periodische Be- und Entlastung eines Materials zu einer Lokalisierung der plastischen Deformation, der Bildung eines Anrisses und letztlich zum Bruch führt. Die Forschung des Instituts richtet sich auf die experimentelle Untersuchung und Beschreibung des Materialverhaltens nach langem Betriebseinsatz, bei sehr hohen Lastwechselzahlen und dementsprechend niedrigen Lastamplituden. Mit konventionellen Zugprüfmaschinen und mit dem Ultraschallermüdungsprüfverfahren werden Metalle (Knet-, Guß-, und PM-Legierungen) und Composites untersucht, die im Transport- und Verkehrswesen, im Anlagenbau oder für biomedizinische Anwendungen verwendet werden. Kontakt: H. Mayer

Entwicklung von Ultraschall-Ermüdungsprüfanlagen

Am Institut werden hochpräzise Ultraschallermüdungsprüfanlagen entwickelt. Neue Prüfmöglichkeiten, Prüfprozeduren und Analysetechniken werden für verschiedene Materialien entwickelt. Verschiedene Probenarten und -formen werden in unterschiedlichen Umgebungsbedingungen geprüft. Neue Entwicklungen sind: variable Belastung mit überlagerter variierender Mittellast, Ultraschall-Torsionsbelastung bei unterschiedlichem Lastverhältnis zwischen R=-1 und R=0,5, Prüfung von Dünnblechen, das Monitoring der Schadensbildung mittels nichtlinearer Akustik, Lebensdauer und Risswachstumsuntersuchungen in Umgebungskammern. Kontakt: H. Mayer

Charakterisierung von komplexen natürlichen Materialien (Holz, Boden, Kohle, etc.) mittels Infrarotspektroskopie

Infrarotspektroskopie ist eine Technik, die es ermöglicht in die molekulare Struktur eines Materials Einblick zu gewinnen und Wechselwirkungen auf molekularer Ebene zu beobachten. Die vorhandenen Geräte decken die spektrale Bandbreite vom mittleren bis in den nahen IR-Bereich ab. Die Fragestellungen spannen einen weiten Bogen von der qualitativen und quantitativen Bestimmung von Komponenten in meist organischen Materialien (Holz, Stroh, tierische Verdauungsprodukte etc.) bis zu deren Veränderung unter verschiedenen Umweltbedingungen. Neben der üblichen KBr-Pressling-Messung wird insbesondere die ATR-Technik verwendet. Im NIR-Bereich steht eine Faser-Optik zur Verfügung. Ein Hyperspectral-NIR-Imaging Gerät ermöglicht darüber hinaus die räumlich-spektrale Darstellungvon Materialoberflächenund dient derqualitativen und quantitativen Bewertung von Prüfobjekten auf der Basis ihrer spezifischen spektralen und geometrischen Charakteristika.

Kontakt: B. Hinterstoisser