Online-Programm Übersicht Session:

• Begrüßung zum 2. Tagungstag
• Verleihung der DVM-Ehrennadel in Gold
• Verleihung des Galileo-Preises

Die Anwendung komplementärer in situ Methoden wie z.B. die in situ Verformung im Rasterelektronenmikroskop in Kombination mit der digitalen Bildkorrelation, die Thermographie oder die Schallemission eröffnen exzellente Möglichkeiten für die Untersuchung von lokalisierten Verformungs- und Schädigungsprozessen auf mikroskopischen und makroskopischen Längenskalen sowohl in metallischen und keramischen Werkstoffen als auch in Verbundwerkstoffen. Im Fokus steht dabei insbesondere die Aufklärung der Kinetik der Verformungs- und Schädigungsmechanismen. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die Anwendung der genannten Methoden an hochlegierten CrMnNi TRIP/TWIP-Stählen, an MgO-teilstabilisierter ZrO₂-Keramik und an einer Eisen-basierten Formgedächtnislegierung.

In den Zukunftsszenarien der Energiewirtschaft spielt Wasserstoff als Energieträger eine prominente Rolle. Als verbindendes Glied zwischen Bereitstellung und Verwertung von Energie leistet die Wasserstofftechnologie viel für die nachhaltige Umwandlung und Speicherung von Energie sowie für die Vermeidung von CO₂-Emissionen.

Fertigungs- oder betriebsbedingt kann molekularer oder atomarer Wasserstoff in Werkstoffe eindringen und darin mechanische oder chemische Schädigungsprozesse in Gang setzen, die letztlich zu Versagen von Bauteilen, zu Ausfällen oder gar Unfällen an Anlagen führen. Deshalb ist es für Materialien im Kontakt mit Wasserstoff wichtig, entlang des ganzen Zyklus von der Materialherstellung über die Bauteilfertigung bis zum Systembetrieb auf Diffusions-, Reaktions- und Schädigungsprozesse zu achten, um einen sicheren Betrieb und eine lange Lebensdauer von Anlagen der Wasserstoffwirtschaft zu gewährleisten.

Das Fraunhofer IWM ermittelt und bewertet die Wirkung von Wasserstoff auf Werkstoffe. Aufgeklärt werden Mechanismen der Schädigung von Werkstoffen auf makroskopischen, mikrostrukturellen und atomaren Skalen. Diese Mechanismen werden in Lebensdauervorhersagen und Risikoeinschätzungen übertragen, um zu Wasserstoff-relevanten Problemstellungen Werkstoff-fundierte Lösungskonzepte zu entwickeln.

Zur Bestimmung der Werkstoffkenngrößen zur Auslegung von Bauteilen für Anwendungen in gasförmigem Wasserstoff stehen verschiedene Prüfmethoden zur Verfügung. Bei der klassischen Methode wird die Werkstoffprüfung in einem Hochdruckautoklaven durchgeführt. Unter Verwendung der bekannten normierten Probengeometrien können in diesen Autoklaven die relevanten Wasserstoffdrücke und -temperaturen eingestellt werden und die Werkstoffkenngrößen direkt gemessen werden. Nachteil dieser Methode sind die hohen Prüfkosten und die langen Versuchsdauern. Eine alternative Methode stellt die Verwendung von Prüfkörpern mit Innenbohrung (Hohlproben) dar. Hier wird der Wasserstoffdruck in der Innenbohrung aufgebracht und die Prüfung kann vergleichsweise kostengünstig und schnell erfolgen. Die Prüfkörper sind jedoch noch nicht genormt, so dass hier noch eine Korrelation der Ergebnisse, die mit konventionellen Prüfkörpern gemessen wurden, hergestellt werden muss. Darüber hinaus müssen die Normungsaktivitäten eingeleitet werden. Als dritte Methode können konventionelle, genormte Proben verwendet werden, die vor der Prüfung mit Wasserstoff beladen wurden. Diese Methode bietet sich jedoch nur für Werkstoffe an, bei denen die Wasserstoffkonzentration während der Prüfdauer annähernd konstant bleibt. In diesem Beitrag werden die 3 Prüfmethoden verglichen sowie Vor- und Nachteile diskutiert und bewertet.