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Neutronen - Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung Druckversion
 

Neutronen durchdringen dicke Materialien mit Leichtigkeit - ein wichtiger Vorteil für zerstörungfreie Werkstoffprüfung

In der Angewandten Forschung liegt einer der Schwerpunkte zur Nutzung freier Neutronen in der Materialforschung. So lassen sich Materialien zerstörungsfrei untersuchen, da Neutronen elektrisch neutral sind und somit in jede Materie - sogar in Metalle - tief eindringen können. Diese Durchstrahlungsmöglichkeiten lassen sich mittels Methoden wie der Radiografie (bildgebende Projektion) und Tomographie (computergenerierte Schichtbilder) nutzen. Diese Verfahren tragen dazu bei, die Struktur neuer Materialien (Keramiken, Polymere, Faserverbundwerkstoffe) aufzuklären.

Selbst unter Lastbetrieb können damit innere Spannungen und daraus resultierende dynamische Strukturänderungen im Inneren der Materie aufgedeckt und visualisiert werden (Eigenspannungsanalyse). Denn Spannungen innerhalb eines Materials können zu Materialermüdung und -versagen führen. Derartige Untersuchungen sind vor allem für alle im Flugzeug- und Eisenbahnbau eingesetzten Werkstoffe wichtig, um Versagensmechanismen zu verstehen und diesen durch verbesserte Fertigungs- und Konstruktionsmöglichkeiten entgegenzuwirken.

Um ähnliche Fragestellungen geht es bei der Texturanalyse von Werkstoffen. Metallische und keramische Werkstoffe sind zumeist kristallin, d.h. sie bestehen aus einer Vielzahl kleiner Kristallite, die sich in Ihrer Orientierung unterscheiden. Während der Werkstoffherstellung und im Betrieb können sich ausgeprägte Vorzugsorientierungen (Texturen) einstellen, die einen drastischen Einfluß auf die Werkstoffeigenschaften haben, sei es vorzeitiges Bauteilversagen, ungünstiges Umformverhalten oder Herabsetzung elektromagnetischer Umspannverluste in Transformatoren der Stromversorgung. Wie wichtig allein die Texturoptimierung für Elektrostähle ist, zeigt die Tatsache, daß die Umspannverluste allein in den USA pro Jahr etwa 5 Milliarden US$ ausmachen. Die Verteilung der Orientierungen der Kristallite im Volumen kann man zerstörungsfrei praktisch nur mit Neutronenbeugung messen.

Quellen: Bayerischer Forschungverbund Materialwissenschaften und FRM-II Garching

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