3D-Charakterisierung der Graphitmorphologie mit Hilfe der FIB-Nanotomographie

Abstract

Wie aus vielen früheren Arbeiten bekannt ist, spielt die Graphitmorphologie eine entscheidende Rolle für die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Gusseisens. Deswegen ist die korrekte Beschreibung der Graphitform von großer Bedeutung für die Entwicklung einer automatischen und reproduzierbaren Klassifizierungsmethode [1]. Dies sollte auch für das Verständnis der Phänomene, die auf der Grenzfläche zwischen Matrix und Graphitausscheidungen auftreten und die Makroeigenschaften beeinflussen, relevant sein. Die Charakterisierung der komplexen Graphitform in Gusseisen wurde bisher im Allgemeinen auf die 2D-Schliffebene beschränkt. Tomographische Untersuchungen sollen die charakteristischen Gefügekennwerte aus dem Volumen direkt liefern. Die klassische Röntgentomographie erreicht allerdings nicht das nötige Auflösungsvermögen [2]. Die Untersuchungen dieser Arbeit erfolgten in der DualBeamTM Workstation Strata 235 (FEI Company). Die dreidimensionale Struktur wurde mittels 3D-Serienschnittmethode untersucht. Dazu erfolgte die Präparation mit dem fokussierten Ionenstrahl (FIB) und die Abbildung mittels Sekundärelektronen (REM). Daran schloss sich die 3D-Rekonstruktion von allen Serienschnitten mit Hilfe der 3D-Software AmiraTM an. Die Untersuchung der gefügecharakteristischen Kenngrößen in 3D erfolgte mit Hilfe des Softwaresystems MAVI. Die FIB-Nanotomographie [3] bietet erweiterte Möglichkeiten der Erforschung des 3D-Gefügeaufbaus auf einer Skala bis zu wenigen Nanometern und erlaubt es dadurch, die Korrelationen zwischen gefügecharakteristischen Parametern auch für komplexe und unregelmäßige Teilchenmorphologien zu bestimmen.

[1] Velichko, A., Mücklich, F., Practical Metallography 43,2006, 192-207 [2] Sánchez, S.A., Narciso, J., Rodríguez-Reinoso, F., Bernard, D., Watson, I.G., Lee, P.D., Dashwood, R.J., Advanced Engineering Materials, 8, 2006, 491-495 [3] Holzer, L., Indutnyi, F., Gasser, PH., Münch, B., Wegmann, M., J. Microsoc. 216, 2004, 84-95.