Wasserstoffeinlagerung an Ermüudungsrissen der Aluminiumlegierung 6013 unter korrosiver Umgebung

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht im ortsaufgelösten Nachweis einer erhöhten Wasserstoffkonzentration im plastisch deformierten Bereich von Ermüdungsrissen einer unter korrosiver Umgebung zyklisch verformten Aluminiumprobe.<br /> Mechanische Materialparameter wie z.B. die Rissausbreitungsgeschwindigkeit unter zyklischer Belastung ändern sich drastisch in korrosiver Umgebung. Als Ursache für dieses Verhalten wird eine Eindiffusion von Wasserstoff vermutet, jedoch gibt es bisher keine Messung die den zusätzlichen Wasserstoff aus der korrosiven Umgebung eindeutig nachweist.<br /> Aus diesem Grund wurde speziell für diesen Zweck die so genannte Wasserstoffsäge konstruiert und gebaut.<br /> Der experimentelle Aufbau nutzt die Methode der thermischen Desorption. Zunächst werden unter Hochvakuumbedingungen aus der Probe Späne mit einer Dicke von ca. 20 Mikrometern ausgesägt. Die Späne fallen in einen heißen Tiegel in einer UHV-Kammer und es kommt zu einem Ausdampfen des Wasserstoffs aus den Spänen. Die resultierende Druckerhöhung wird von einem Massenspektrometer aufgenommen, und durch die Zuordnung der zu diesem Signal zugehörigen Spanposition erhält man ein Wasserstoffprofil der Probe.<br /> Für das korrosive Medium, die NaCl-Lösung, welches die Probe während der Risserzeugung umgibt, wurde Schwerwasser verwendet. Die Verwendung von Schwerwasser macht es möglich, zwischen dem in der Probe, aus einer technischen Aluminiumlegierung (AA6013), vorhandenen Wasserstoff und dem während der Wechselverformung eindiffundierten Deuterium aus dem Korrosionsmedium zu unterscheiden.<br /> Das eindiffundierte Deuterium wird ausschließlich nur im Probenvolumen im stark plastisch deformierten Bereich um den Ermüdungsriss nachgewiesen.