GRK 2802: Schallemissionsanalyse in Kombination mit digitaler Bildkorrelation zur Untersuchung des Schädigungsverhaltens kohlenstoffgebundener Magnesiumoxid-Feuerfestwerkstoffe

Abstract

Die Analyse der während des Materialversagens aus dem Werkstoffinneren emittierten akustischen Signale ermöglicht es, Materialien in situ hinsichtlich ihres Schädigungsverhaltens, wie z.B. der Versagenskinetik oder der auftretenden Risswachstumsvorgänge, zu charakterisieren. Untersucht wurde dazu das Potential der Schallemissionsanalyse bei der Charakterisierung kohlenstoffgebundener Magnesiumoxid-Feuerfestwerkstoffe mit und ohne Recyclinganteilen. Gekerbte Proben der Versuchsmaterialien wurden dafür unter Vier-Punkt-Biegung bei Raumtemperatur bis zum Versagen belastet und die Schallemissionssignale mittels eines Piezo-Sensors versuchsbegleitend aufgezeichnet. Zur Analyse des Schädigungsverhaltens wurden die aus dem gesamten Werkstoffvolumen emittierten Schallemissionssignale mit mittels digitaler Bildkorrelation ausgewerteten Bildsequenzen der Probenoberfläche korreliert. Aus der Analyse der Schallemissionssignale konnte eine Beschreibung des Rissfortschritts während der Biegebeanspruchung abgeleitet werden. Durch Abgleich mit den Ergebnissen der digitalen Bildkorrelation konnten einzelne Schallemissionssignale den entsprechenden Risswachstumsvorgängen zugeordnet werden. Da für die Werkstoffgruppe insbesondere auch das Schädigungsverhalten bei hohen Temperaturen (bis 1400°C) von Interesse ist, wurde ein Versuchsaufbau zur Messung der Schallemissionssignale bei 900°C entwickelt. Erste Ergebnisse sowie Herausforderungen werden ebenfalls vorgestellt.