Das Buch stellt Prüftechniken für Werkstoffe sowie Anwendungsbeispiele aus Forschung und Praxis vor mit einem Schwerpunkt auf zukunftsweisenden Methoden der Werkstoffprüfung, die den gestiegenen Anforderungen an die Charakterisierung von Hochleistungswerkstoffen gerecht werden. Strengere Maßstäbe an die Qualität, Zuverlässigkeit und technische Sicherheit sowie veränderte Konstruktions- und Fertigungsprinzipien in Verbindung mit dem Einsatz neuartiger Hochleistungswerkstoffe stellen zunehmend höhere Anforderungen an die Werkstoffprüfung. Um diesen gerecht zu werden, bedarf es zunehmend der…mehr
Das Buch stellt Prüftechniken für Werkstoffe sowie Anwendungsbeispiele aus Forschung und Praxis vor mit einem Schwerpunkt auf zukunftsweisenden Methoden der Werkstoffprüfung, die den gestiegenen Anforderungen an die Charakterisierung von Hochleistungswerkstoffen gerecht werden.Strengere Maßstäbe an die Qualität, Zuverlässigkeit und technische Sicherheit sowie veränderte Konstruktions- und Fertigungsprinzipien in Verbindung mit dem Einsatz neuartiger Hochleistungswerkstoffe stellen zunehmend höhere Anforderungen an die Werkstoffprüfung. Um diesen gerecht zu werden, bedarf es zunehmend der Entwicklung und Umsetzung neuartiger, wissenschaftlich fundierter Verfahren zur Untersuchung von Werkstoffgefüge und -struktur, zur Messung mechanischer und physikalisch-chemischer Eigenschaften sowie für die immer wichtiger werdende zerstörungsfreie Materialprüfung.
Im Fokus des Buches stehen moderne, anspruchsvolle Verfahren zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften sowie die analytischen Methoden der Prüfung verformter, metallischer Werkstoffe zur Aufklärung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen. Hierfür werden in den einzelnen Kapiteln jeweils die Grundlagen der Methoden vorgestellt. Danach folgen Darstellungen der modernen Prüf- bzw. Analysetechniken sowie Anwendungsbeispiele aus Forschung und Praxis. Behandelt werden dabei insbesondere neue und modifizierte Prüfverfahren, die aufgrund der Weiterentwicklung von Werkstoffen sowie der Prüf- und Messtechnik, aber auch aufgrund von Anforderungen an die Werkstoffprüfung im Qualitäts-, Sicherheits- und Umweltmanagement erforderlich werden.
Horst Biermann leitet seit dem Jahr 2000 als Universitätsprofessor das Institut für Werkstofftechnik der Technischen Universität Bergakademie Freiberg. Als Arbeitsgebiete stehen die Themen Plastizität und Ermüdung sowie Randschichttechnik im Fokus, mit etwa 230 Publikationen als Autor oder Co-Autor. Seit 2008 ist er Sprecher des DFG-Sonderforschungsbereiches 799 und seit 2011 stellvertretender Sprecher des SFB 920. 1997 wurde ihm der Gerhard-Hess-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft verliehen und 2012 der Preis "Durchbruch" der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde. Seit 2012 ist er ordentliches Mitglied der Akademie der Wissenschaften und der Literatur, Mainz. Darüber hinaus ist er seit 2008 Fachkollegiat der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Lutz Krüger ist seit 2006 Universitätsprofessor für Werkstoffprüfung und Bauteilfestigkeit am Institut für Werkstofftechnik der Technischen Universität Bergakademie Freiberg. Er hat Werkstofftechnik an der Technischen Universität Chemnitz studiert und dort promoviert. Vor seinem Ruf nach Freiberg war er für 1 Jahr an der University of California in San Diego (UCSD) sowie für einige Zeit in der privaten Wirtschaft tätig. In Freiberg hat er ein Speziallabor für Hochgeschwindigkeitswerkstoffprüfung aufgebaut. Seine Arbeitsgebiete sind die hochdynamische Werkstoffprüfung, Bruchmechanik und Korrosionsprüfung sowie die Materialsynthese mit dem Spark Plasma-Sinterverfahren. Er ist Autor und Co-Autor von etwa 130 Publikationen.
Inhaltsangabe
Vorwort BRUCHMECHANISCHES VERHALTEN UNTER QUASISTATISCHER UND DYNAMISCHER BEANSPRUCHUNG Einleitung Grundlagen Experimentelle Bestimmung bruchmechanischer Kennwerte KENNWERTERMITTLUNG BEI ZYKLISCHEM LANGRISSWACHSTUM Einführung Grundlagen Probenformen Versuchsführung Risslängenbestimmung Versuchsauswertung Zusammenfassung und Ausblick ERMÜDUNG BEI SEHR HOHEN LASTSPIELZAHLEN (VHCF) Einführung Werkstoffverhalten im VHCF Bereich Gerätetechnik und Analyseverfahren Aktuelle Forschungsergebnisse Zusammenfassung und Ausblick MEHRACHSIGE WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN Einleitung Planar biaxiale Prüfung Konzepte für die Gestaltung von kreuzförmigen Proben Beispiele für die Bestimmung des mehrachsigen mechanischen Verhaltens THERMOMECHANISCHE ERMÜDUNG Einleitung Experimentelle Vorgehensweise Lebensdauervorhersage Eigene Untersuchungen DYNAMISCHE WERKSTOFFPRÜFUNG Einleitung Experimentelle Methoden Messkette und Messtechnik Werkstoffverhalten als Funktion von Temperatur und Dehnrate Modellgesetze Werkstoffbeispiele MODERNE METHODEN DER RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE Einleitung Feldemissions Rasterelektronenmikroskopie Wechselwirkung Elektronenstrahl Materie Kontrastarten Analytische Verfahren der Rasterelektronenmikroskopie Möglichkeiten zur in situ Charakterisierung im Rasterelektronenmikroskop Anwendungsbeispiele kombinierter abbildender und analytischer Verfahren der Rasterelektronenmikroskopie Zusammenfassung und Ausblick RÖNTGENDIFFRAKTOMETRIE Wechselwirkung der Röntgenstrahlung mit der Materie Röntgenbeugung an defektfreien kristallinen Materialien Einfluss der Mikrostrukturdefekte auf das Röntgendiffraktogramm NANOINDENTIERUNGSPRÜFUNG Einleitung Von der klassischen Härteprüfung zur Nanoindentierungsprüfung Kontaktmechanik Nanoindentierungen bei kleinen Lasten Phänomene und Anwendungen Neuere Nanoindentierungsmethoden jenseits von Härte und Elastizitätsmodul RÖNTGEN TOMOGRAFIE Übersicht Grundlagen der Röntgen Tomografie In situ Untersuchungstechniken Quantitative Gefügeanalyse Anwendungsbeispiele Ausblick ELEKTROCHEMISCHE KORROSION Einleitung Korrosionsarten Einflussfaktoren Elektrochemische Grundlagen Ausgewählte Korrosionsprüfverfahren VERSCHLEIß Werkstoffwissenschaftliche Grundlagen Werkstoffe Randschichten Tribologische Prüfverfahren Messgrößen für tribologische Systeme Anwendungsbespiel Sachverzeichnis
Vorwort BRUCHMECHANISCHES VERHALTEN UNTER QUASISTATISCHER UND DYNAMISCHER BEANSPRUCHUNG Einleitung Grundlagen Experimentelle Bestimmung bruchmechanischer Kennwerte KENNWERTERMITTLUNG BEI ZYKLISCHEM LANGRISSWACHSTUM Einführung Grundlagen Probenformen Versuchsführung Risslängenbestimmung Versuchsauswertung Zusammenfassung und Ausblick ERMÜDUNG BEI SEHR HOHEN LASTSPIELZAHLEN (VHCF) Einführung Werkstoffverhalten im VHCF Bereich Gerätetechnik und Analyseverfahren Aktuelle Forschungsergebnisse Zusammenfassung und Ausblick MEHRACHSIGE WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN Einleitung Planar biaxiale Prüfung Konzepte für die Gestaltung von kreuzförmigen Proben Beispiele für die Bestimmung des mehrachsigen mechanischen Verhaltens THERMOMECHANISCHE ERMÜDUNG Einleitung Experimentelle Vorgehensweise Lebensdauervorhersage Eigene Untersuchungen DYNAMISCHE WERKSTOFFPRÜFUNG Einleitung Experimentelle Methoden Messkette und Messtechnik Werkstoffverhalten als Funktion von Temperatur und Dehnrate Modellgesetze Werkstoffbeispiele MODERNE METHODEN DER RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE Einleitung Feldemissions Rasterelektronenmikroskopie Wechselwirkung Elektronenstrahl Materie Kontrastarten Analytische Verfahren der Rasterelektronenmikroskopie Möglichkeiten zur in situ Charakterisierung im Rasterelektronenmikroskop Anwendungsbeispiele kombinierter abbildender und analytischer Verfahren der Rasterelektronenmikroskopie Zusammenfassung und Ausblick RÖNTGENDIFFRAKTOMETRIE Wechselwirkung der Röntgenstrahlung mit der Materie Röntgenbeugung an defektfreien kristallinen Materialien Einfluss der Mikrostrukturdefekte auf das Röntgendiffraktogramm NANOINDENTIERUNGSPRÜFUNG Einleitung Von der klassischen Härteprüfung zur Nanoindentierungsprüfung Kontaktmechanik Nanoindentierungen bei kleinen Lasten Phänomene und Anwendungen Neuere Nanoindentierungsmethoden jenseits von Härte und Elastizitätsmodul RÖNTGEN TOMOGRAFIE Übersicht Grundlagen der Röntgen Tomografie In situ Untersuchungstechniken Quantitative Gefügeanalyse Anwendungsbeispiele Ausblick ELEKTROCHEMISCHE KORROSION Einleitung Korrosionsarten Einflussfaktoren Elektrochemische Grundlagen Ausgewählte Korrosionsprüfverfahren VERSCHLEIß Werkstoffwissenschaftliche Grundlagen Werkstoffe Randschichten Tribologische Prüfverfahren Messgrößen für tribologische Systeme Anwendungsbespiel Sachverzeichnis
Rezensionen
"An Anwendungsbeispielen aus der aktuellen Forschungsarbeit werden Techniken der Werkstoff- und Materialprüfung insbesondere metallischer Werkstoffe wissenschaftlich anspruchsvoll aufgearbeitet." UMFORMtechnik (01.02.2015)
"Jedes Kapitel schließt mit einer teilweise sehr umfangreichen Literaturliste.Grafiken und Abbildungen veranschaulichen die theoretischen Erläuterungen." ZfP-Zeitung (01.02.2015)
"Biermann und Krüger stellen neue, bisher vernachlässigte Ansätze vor und legen den Fokus auf quantitative Methoden. Praxistauglichkeit ist dabei ebenso garantiert wie die Behandlung zukunftsweisender Methoden." Konstruktion (3/2015)
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