Rasterelektronenmikroskop (REM) Bruchflächenanalyse an Magnesiumdrähten zur Beweisführung von Spannungsrisskorrosion

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
• 2 Grundlagen
  • 2.1 Einteilung, Kennzeichen und Ursachen von Brüchen
  • 2.2 Korrosion
    • 2.2.1 Allgemeine Korrosionsmechanismen und Erscheinungsformen
    • 2.2.2 Magnesiumkorrosion
  • 2.3 Magnesium
    • 2.3.1 Physiologische Bedeutung von Magnesium
    • 2.3.2 Magnesiumlegierungen als Implantatwerkstoff
    • 2.3.3 Gadolinium als Legierungselement
  • 2.4 Prüfstand für den Nachweis von SpRK
  • 2.5 Ausgangssituation
• 3 Methodik
  • 3.1 Bestandsaufnahme
  • 3.2 Anwendung des Rasterelektronenmikroskops
  • 3.3 Chromsäurebehandlung der Drähte im T4 und as-drawn Zustand
  • 3.4 Erstellung von aussagekräftigen Längsschliffen
  • 3.5 Anwendung des Digitalmikroskops
• 4 Ergebnisse
  • 4.1 REM gestützte Bruchflächenanalyse
    • 4.1.1 Analyse der Drähte im as-drawn* und T4* Zustand
    • 4.1.2 Analyse der Drähte im as-drawn und T4 Zustand
  • 4.2 Restbruchflächen
  • 4.3 Analyse der präparierten Magnesiumdrähte am Digitalmikroskop
• 5 Auswertung
  • 5.1 Zeitstandkurve
  • 5.2 Chromsäurebehandlung
  • 5.3 Bruchflächenanalyse
  • 5.4 Restbruchflächen
  • 5.5 Gefügeuntersuchung
  • 5.6 Ergebnis
• 6 Zusammenfassung
• 7 Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht die Magnesium-Gadolinium-Legierung Mg4Gd auf ihre Eignung als bioresorbierbares Implantatmaterial. Im Fokus steht der Nachweis, ob die Legierung unter definierten Bedingungen zu Spannungsrisskorrosion (SpRK) neigt. Ein positives Ergebnis würde den Einsatz als Implantatwerkstoff ausschließen.

• Analyse des Bruchverhaltens der Legierung Mg4Gd unter statischer Belastung.
• Untersuchung des Einflusses der Wärmebehandlung (as-drawn vs. T4) auf das Korrosionsverhalten.
• Ermittlung der Bruchmechanismen und deren Abhängigkeit von der Wärmebehandlung und der Korrosion.
• Bewertung der Eignung der Legierung Mg4Gd als bioresorbierbares Implantatmaterial.
• Entwicklung geeigneter Methoden zur Bruchflächenanalyse korrodierter Magnesiumlegierungen.

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Die Einleitung beschreibt die Motivation für die Entwicklung resorbierbarer Implantate und stellt Magnesiumlegierungen als vielversprechende Kandidaten vor. Sie hebt die Bedeutung der kontrollierten Degradation und die Herausforderungen im Hinblick auf das Korrosionsverhalten hervor, insbesondere die Gefahr der Spannungsrisskorrosion (SpRK).

2 Grundlagen: Dieses Kapitel liefert die notwendigen Grundlagen zum Verständnis der Arbeit. Es erläutert verschiedene Brucharten, Korrosionsmechanismen, insbesondere im Kontext von Magnesium und seinen Legierungen, und beschreibt den Prüfstand, der zur Untersuchung der SpRK eingesetzt wurde. Der Abschnitt zur Ausgangssituation beschreibt die verwendeten Magnesiumdrähte (Mg4Gd) und deren Herstellungsprozess (as-drawn und T4 Zustände).

3 Methodik: Dieses Kapitel beschreibt detailliert die angewandte Methodik, einschließlich der Bestandsaufnahme der Versuchsergebnisse, der Anwendung des Rasterelektronenmikroskops (REM), der Chromsäurebehandlung der Drähte, der Erstellung von Längsschliffen und der Anwendung des Digitalmikroskops. Die Methoden wurden ausgewählt, um eine umfassende Analyse des Bruchverhaltens und der Mikrostruktur zu ermöglichen.

4 Ergebnisse: Das Kapitel präsentiert die Ergebnisse der REM-gestützten Bruchflächenanalyse der Drähte im as-drawn*, T4*, as-drawn und T4 Zustand, die Bestimmung der Restbruchflächen und die Analyse der präparierten Magnesiumdrähte am Digitalmikroskop. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede im Bruchverhalten der verschiedenen Zustände, beeinflusst durch die Wärmebehandlung und Korrosion.

5 Auswertung: In diesem Kapitel werden die Ergebnisse detailliert diskutiert. Es werden die Zeitstandkurven analysiert, die Effektivität der Chromsäurebehandlung bewertet und die Bruchflächenmerkmale der verschiedenen Drahtzustände im Detail verglichen. Die Auswertung der Restbruchflächen und der Gefügeuntersuchung liefert schlussendlich ein klares Ergebnis bezüglich der Frage nach der Spannungsrisskorrosion.

Schlüsselwörter

Magnesiumlegierungen, Mg4Gd, Spannungsrisskorrosion (SpRK), Korrosion, Bruchflächenanalyse, Rasterelektronenmikroskopie (REM), Wärmebehandlung (as-drawn, T4), bioresorbierbare Implantate, Mikrostruktur, Gefügeuntersuchung, Zeitstandversuch.

Häufig gestellte Fragen zur Bachelorarbeit: Analyse der Magnesium-Gadolinium-Legierung Mg4Gd

Was ist das Thema der Bachelorarbeit?

Die Bachelorarbeit untersucht die Magnesium-Gadolinium-Legierung Mg4Gd auf ihre Eignung als bioresorbierbares Implantatmaterial. Der Fokus liegt auf dem Nachweis, ob die Legierung unter definierten Bedingungen zu Spannungsrisskorrosion (SpRK) neigt.

Welche Methoden wurden angewendet?

Die Arbeit verwendet verschiedene Methoden, um das Bruchverhalten und die Mikrostruktur der Legierung zu analysieren. Dazu gehören die Rasterelektronenmikroskopie (REM), die Chromsäurebehandlung der Drähte, die Erstellung von Längsschliffen und die Anwendung eines Digitalmikroskops. Die Untersuchung umfasst auch die Analyse von Zeitstandkurven und die Gefügeuntersuchung.

Welche Zustände der Mg4Gd-Legierung wurden untersucht?

Die Untersuchung umfasst die Analyse der Mg4Gd-Legierung in zwei Zuständen: as-drawn (direkt nach dem Ziehen) und T4 (nach einer Wärmebehandlung).

Welche Ergebnisse wurden erzielt?

Die REM-Analyse der Bruchflächen zeigt deutliche Unterschiede im Bruchverhalten der as-drawn und T4 Zustände. Die Auswertung der Zeitstandkurven, der Chromsäurebehandlung und der Gefügeuntersuchung liefert ein klares Ergebnis bezüglich der Frage nach der Spannungsrisskorrosion. Die detaillierten Ergebnisse sind im Kapitel 4 und 5 der Arbeit beschrieben.

Welche Schlussfolgerungen wurden gezogen?

Die Arbeit bewertet die Eignung der Legierung Mg4Gd als bioresorbierbares Implantatmaterial basierend auf den Ergebnissen der Bruchflächenanalyse, der Korrosionsuntersuchungen und der Gefügeuntersuchung. Die Schlussfolgerungen werden im Kapitel 5 und 6 zusammengefasst.

Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?

Magnesiumlegierungen, Mg4Gd, Spannungsrisskorrosion (SpRK), Korrosion, Bruchflächenanalyse, Rasterelektronenmikroskopie (REM), Wärmebehandlung (as-drawn, T4), bioresorbierbare Implantate, Mikrostruktur, Gefügeuntersuchung, Zeitstandversuch.

Wie ist die Arbeit strukturiert?

Die Arbeit gliedert sich in folgende Kapitel: Einleitung, Grundlagen, Methodik, Ergebnisse, Auswertung, Zusammenfassung und Ausblick. Jedes Kapitel behandelt spezifische Aspekte der Untersuchung, von der Motivation und den theoretischen Grundlagen bis hin zur Analyse der Ergebnisse und den Schlussfolgerungen.

Wo finde ich detailliertere Informationen?

Detaillierte Informationen zu den einzelnen Kapiteln, den angewendeten Methoden und den Ergebnissen sind im vollständigen Text der Bachelorarbeit enthalten.