Advanced Microstructure Characterization

Gruppenleitung:

Die Gruppe „Advanced Microstructure Characterization“ befasst sich mit der skalenübergreifenden, quantitativen Beschreibung des dreidimensionalen Werkstoffgefüges. Die Forschungsschwerpunkte umfassen dabei sowohl die Weiterentwicklung klassischer 2D-Verfahren als auch die Anwendung und Entwicklung tomographischer Verfahren.
Über eine interdisziplinäre Zusammenarbeit mit der Informatik werden innovative Methoden der Bildverarbeitung und Gefügeklassifizierung für die Materialwissenschaft nutzbar gemacht. Aktuelle Projekte sind nicht auf einzelne Materialklassen beschränkt, konzentrieren sich jedoch in den Bereichen Mehrphasenstähle, Aluminium-Gusslegierungen, Gusseisen und Materialen für elektrische Anwendungen.
Das Werkstoffgefüge kann als eine Art Multiskalenspeicher angesehen werden, der einerseits die gesamte Herstellungsgeschichte des Materials speichert und anderseits Rückschlüsse auf die effektiven Werkstoffeigenschaften erlaubt. Wenn es gelingt, diesen Speicher auf allen Skalen auszulesen, ist man einerseits in der Lage, die gefügebildenden Prozesse zu verstehen und zu steuern und andererseits ein für ein bestimmtes Eigenschaftsprofil günstiges Gefüge zu identifizieren. Die Umfassende Analyse des Werkstoffgefüges ist somit der Schlüssel für die Korrelation von Werkstoff-Processing und Werkstoffeigenschaften.
Im Bereich der 2D-Analyse werden dazu neben klassischer Licht- und Elektronenmikroskopie insbesondere die Laser-Scanning-Mikroskopie und die Rückstreuelektronenbeugung (EBSD) angewendet. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der systematischen Untersuchung und Modifizierung von Farb- und Strukturätzungen zur gezielten Gefügekontrastierung.
Im Bereich der Tomographie werden die unterschiedlichen Skalen durch die Atomsondentomographie (Atom Probe Tomography), Serienschnitte mittels Focused Ion Beam (FIB/REM Tomographie) und metallographische Serienschnitte kombiniert mit der Lichtmikroskopie abgedeckt. Die verschiedenen Techniken werden je nach Anwendungsfall kombiniert, um über die korrelative Mikroskopie und Tomographie eine möglichst vollständige Gefügebeschreibung zu erreichen.
In der anschließenden Datenverarbeitung beschäftigen wir uns mit neuen Verfahren zur Segmentierung und quantitativen Analyse sowie mit der objektiven Klassifizierung von Werkstoffgefügen mit Hilfe von Machine-Learning und Data-Mining Methoden.
Für die Arbeiten auf diesem Gebiet der Gefügecharakterisierung wurde die Arbeitsgruppe mehrfach ausgezeichnet, unter anderem mit dem Roland-Mitsche-Preis vom Fachverband NE-Metallindustrie Österreichs, The Austrian Society for Metallurgy and Materials (ASMET) und der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (2008), dem Werner Köster Preis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (2010) und dem Henry Clifton Sorby Award der International Metallographic Society (2016).
Ausgewählte Publikationen:
 
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Abb: Die Mikrostruktur als Multiskalenspeicher