Abstract
For the first time metal matrix composites have been investigated by 3D computed tomography combined with enhanced interface contrast due to X-ray refraction. The related techniques of refraction topography and refraction computed tomography have been developed and applied during the last decade to meet the actual demand for improved non-destructive characterization of high performance composites, ceramics and other low-density materials and components. X-ray refraction is an optical effect that can be observed at small scattering angles of a few minutes of arc as the refractive index n of X-rays is nearly unity (n = 1 − 10−6). Due to the short X-ray wavelength, the technique determines the amount of inner surfaces and interfaces of nanometer dimensions. The technique can solve many problems in understanding micro and sub microstructures in materials science. Applying 3D refraction computed tomography, some questions could be clarified for a better understanding of fatigue failure mechanisms under cyclic loading conditions.
Kurzfassung
Erstmals wurden MMCs mit Hilfe der Interface-Kontrast verstärkenden Röntgen-Refraktions-Technik in Kombination mit der 3D-CT-Technik untersucht. Die Methode der Röntgen-Refraktions-Topography sowie der Röntgen-Refraktions-Tomography wurden in den letzten Jahren speziell für die zerstörungsfreie Charakterisierung von Leichtbau-Hochleistungs-Werkstoffen wie Verbund-Werkstoffen und Keramiken entwickelt. Die Technik basiert auf der Refraktion von Röntgenlicht an Grenzflächen zwischen Bereichen unterschiedlicher Elektronendichte wie z.B. Faser- und Matrix-Werkstoff. Auf Grund der kurzen Röntgen-Wellenlänge hat der Brechungsindex einen Wert dicht bei eins, sodass der Streuwinkel nur wenige Bogenminuten beträgt. Der Vorteil der kurzen Wellenlänge besteht jedoch darin, dass Poren und Risse detektiert werden können, deren Größe im Nanometerbereich liegen. Damit kann die Refraktions-Technik zum besseren Verständnis von Mikro- und Submikro-Strukturen in der Materialwissenschaft eingesetzt werden. Mit der hier vorgestellten Refraktions-CT wurden Ermüdungsmechanismen an MMCs, bestehend aus SiC-Faser verstärktem Titan (Ti6242) untersucht. Die Messungen wurden am Röntgen-Messplatz der BAM (BAMline) am Synchrotron-Speicherring-BESSY in Berlin Adlershof durchgeführt.
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© 2004, Carl Hanser Verlag, München