Materialforschung mit Positronen: Von der Doppler-Spektroskopie zur

1.05
5
vorhergesagter Bruch: N f
= 1.0×10
vor Rißspitze: S crit
= 1.052(2)
S-Parameter
1.04
1.03
1.02
1.01
1.00
ausgeheilt
5
gemessener Bruch: N f = 1.2×10
.
0 10 100 1000 10000 100000
Lastwechsel
Abbildung 5.7: Vorhersagediagramm: Auftragung des S-Parameters aus dem maximal belasteten Volumen
gegen den Logarithmus der Lastwechselzahl. Aus den Meßpunkten wird der Verlauf des S-Parameters mittels
linearer Regression extrapoliert (blaue Gerade). N f wird für den Schnittpunkt zwischen der extrapolierten
Gerade und S crit vorausgesagt (schwarze Linie). Die grau hinterlegten Bereiche beschreiben die Meßunsicherheit.
Bei den hier vorgestellten Daten wurde S(log N) mittels linearer Regression extrapoliert
(blaue Linie in Abbildung 5.7). N f wird am Schnittpunkt der Gerade mit S crit vorausgesagt
(schwarze senkrechte Linie in Abbildung 5.7). Die grau unterlegten Bereiche in der Abbildung
stellen die Meßunsicherheit dar. Wie die spätere Messung von N f zeigt (rote Linie)
stimmt der gemessene Wert sehr gut mit der Vorhersage überein. Trotz der einfachen und rein
empirischen Annahme eines linearen Verlaufs von S(log N) ist eine Vorhersage des Ermüdungsbruch
und damit eine Abschätzung der verbleibenden Restlebensdauer eines Bauteils
mit Hilfe einiger weniger Meßpunkte möglich [439,440]. Dieser erste Versuch zeigt auch, daß
eine Messung des S-Parameters im Frühstadium der Ermüdung unterhalb eines Prozents von
N f zur Bestimmung des Materialversagens ausreichen sollte.
5.1.1 Schadensvorhersage: Al-Legierungen
Das hier beschriebene Verfahren zur Vorhersage des Ermüdungsbruchs bzw. zur Abschätzung
der Restlebensdauer eines Bauteils ist nicht allein auf Stähle beschränkt, sondern läßt sich
auch auf Aluminiumlegierungen anwenden. Um dies zu belegen wurden Zugversuche an drei
gängigen technischen Al-Legierungen (Al–Cu–Mg: AA2024, Al–Mg–Si: AA6013 und
AA6082) durchgeführt und an einer ausgewählten Legierung (AA6082) ein Vorhersagediagramm
erstellt. Die Zugversuche dienen dabei zum Nachweis des Dynamikbereichs der Positronen
über den gesamten plastischen Bereich.
123