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Organisationseinheit der BAM
Durch faseroptische Sensoren können Bauteile im Einsatz kontinuierlich überwacht und frühzeitig Informationen über Materialveränderungen gewonnen werden. Mittels einer magnetostriktiven Aktorschicht, welche den Sensor umhüllt, kann nun auch die korrekte Sensorfunktion jederzeit kontrolliert werden. Als Aktorschicht eignet sich galvanisch abgeschiedenes reines Nickel oder Nickel-Eisen in der Zusammensetzung 50:50. Um diese haftfest mit dem Sensor zu verbinden wurde ein ECD/PVD-Kombinationsschichtsystem entwickelt. Die mechanischen Eigenschaften der ECD-Schicht können sowohl mit einer auf die Fasergeometrie angepassten instrumentierten Eindringprüfung als auch einem 2-Punkt-Biegeversuch bestimmt werden.
A Round Robin (RR) exercise on selected coated materials has been carried out with the aim of finding the optimal conditions for the analysis of nitride layers with GD-OES. Such pre-normative work is necessary for the evaluation of parallel development of the production of nitride layers as certified reference materials (CRMs). Two types of samples, TiN layer and VN layer, respectively, with chemical compositions close to stoichiometry and a thickness of ~3 µm, deposited on a steel substrate, have been provided to the RR participants. Additionally, another type of sample, a (100 nm CrNi/100 nm Cu) multilayer (ML) stack deposited on silicon wafer has also been included in the RR. This sample can be used as a CRM for checking GD spectrometer conditions and it has been proved helpful in further development of GDS instrumentation and methodology. The RR exercise has been performed in the frame of the EC Thematic Network on Glow Discharge Spectroscopy for Spectrochemical Analysis (GDS-Net).
The authors describe and interpret curvature-related changes to the ellipsometric readout. As model system for a concave curvature, a set of three spherical microscopic indents in silicon (100) of different sizes was prepared by instrumented indentation testing using a spherical indenter. For reference, these samples were characterized by AFM to reveal the topography of each structure. The concavelike indents were analyzed by Mueller-Matrix imaging ellipsometry to extract lateral intensity images of 12 elements of the Mueller-Matrix. As a result of the detailed analysis of the image elements m22, m23, and m14, it was possible to correlate intensity changes and symmetry properties to depolarization and cross polarization induced by the edge threshold and the curved surface of the indent.
The irradiation of ~0.9-µm-thick hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) layers deposited on silicon substrates with single femtosecond (fs) laser pulses (35 fs pulse duration, 790 nm centre wavelength) in air is studied experimentally. Irradiation spots have been generated with different peak fluences and subsequently investigated by optical topometry, micro Raman spectroscopy and microscale mechanical indentation in order to evaluate their microscopic, topographical, structural and mechanical properties (e.g. elastic modulus). By this multi-method approach, a clear separation of different effects (delamination and graphitisation) becomes possible. The joint application of mechanical and spectroscopic techniques provides unique insights into the effects of the fs-laser radiation on the carbon layer.
Auf dem Weg zu Industrie 4.0: Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets in der Oberflächentechnik
(2019)
Vorgestellt wurde die Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets für sehr unterschiedliche physikalische Größen, die in der Oberflächentechnik von hoher Relevanz sind: Stufenhöhe h, Schichtdicke d, Eindringhärte HIT und Haftfestigkeit. Die Unterschiede betreffen die Art der Prüfmethodik (optisch zerstörungsfrei vs. mechanisch invasiv/zerstörend), die laterale Größe des Integrationsgebietes der Messung (lokal: nano bis sub-mikro vs. global: mikro bis makro) und die Art der Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets (physikalische Größen: direkt rückführbar; Werkstoffkenngröße: genormt; Systemkenngröße: genormt).
Im Rahmen von Industrie 4.0 werden ausgehend der geforderten Spezifikation des beschichteten Produkts (Mittelwert mit Vertrauensbereich oder Mindestwert) durchgehende Toleranzbänder zur Oberflächenmodifizierung/Beschichtung des Substrats, einhergehend mit Prozessfenstern, die diese Toleranzbänder garantieren, erforderlich, die zuverlässig erfasst werden müssen. Die Frage der anzuwendenden Mess- und Prüftechnik und die damit notwendige Betrachtung von Messunsicherheitsbudgets ist für die Digitalisierung von Konditionierungs-, Zustands-, Regel- und Steuergrößen unverzichtbar. Mit Blick auf die Einhaltung von Prozessfenstern und die dafür notwendige Prozessführung wird technologisches Kern-Know-how digitalisiert, das es unbedingt zu schützen gilt. Nur lokale Netze können diese Sicherheit garantieren, in globalen Netzen ist die Datensicherheit bestenfalls maximierbar