Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch hervorragende Festigkeitseigenschaften und ihr geringes spezifisches Gewicht aus. Im Bereich der Luft- und Raumfahrt sind insbesondere Titan-Matrix-Kompositwerkstoffe, bei denen Titan-Basis-Legierungen beispielsweise durch SiC-Fasern verstärkt werden, in den Blickpunkt des Interesses gerückt. Die mechanischen Eigenschaften dieser Werkstoffe werden allerdings stark durch die Faserorientierung, die Grenzfläche zwischen Fasern und Matrix, sowie durch Poren beeinflusst. Um die Zuverlässigkeit der zur Prüfung dieser komplexen Werkstoffsysteme einzusetzenden Ultraschallverfahren zu garantieren, müssen die Materialeigenschaften bestimmt werden. Geeignete Simulationsverfahren erlauben dann, das Ausbreitungsverhalten des Ultraschalls vorherzusagen. Dieser Beitrag stellt verschiedene Simulations- und Experimentaluntersuchungen vor, die an Titan-Matrix-Verbundwerkstoffen durchgeführt wurden. An einer würfelförmigen Probe wurden Laufzeitmessungen mit Longitudinal- und Transversalwellen unterschiedlicher Frequenz durchgeführt. Die Einschallung erfolgte entlang der Symmetrieachsen und in Nicht-Symmetrierichtungen an einer entsprechend bearbeiteten Probe. Auf Basis dieser Messungen wurde die Materialanisotropie mit den charakteristischen elastischen Konstanten bestimmt; richtungsabhängige Schwächungsmessungen wurden ebenfalls durchgeführt. Die verschiedenen Simulations- und Experimentaluntersuchungen, die an Titan-Matrix-Verbundwerkstoffen durchgeführt wurden, lieferten grundlegende Informationen über die Materialeigenschaften und relevante Wellenausbreitungsvorgänge. Auf der Basis dieser Ergebnisse kann das Ausbreitungsverhalten des Ultraschalls durch den Einsatz geeigneter Simulationsverfahren vorhergesagt werden. Dies führt zu einer Steigerung der Zuverlässigkeit der zur Prüfung dieser komplexen Werkstoffsysteme einzusetzenden Ultraschallverfahren. Die ermittelten Materialeigenschaften sind charakteristisch für den untersuchten Werkstoff und können nicht ohne weiteres auf andere Werkstoffsysteme übertragen werden. Auch bei Änderungen der Werkstoffzusammensetzung und/oder des Herstellungsprozesses müssen diese Untersuchungen erneut durchgeführt werden.
Charakterisierung von Titan-Matrix-Verbundwerkstoffen hinsichtlich der Schallausbreitungseigenschaften
Characterisation of titanium matrix composites with regard on acoustic propagation properties
2004
9 Seiten, 11 Bilder, 6 Tabellen, 3 Quellen
(Nicht paginiert)
Conference paper
Storage medium
German
Schutzpanzer aus Verbundwerkstoffen.
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