Anwendung laserakustischer Oberflächenwellenzur zerstörungsfreien Charakterisierung thermischgespritzter Schichten

Im Rahmen der hier vorgestellten Arbeiten wurde die Anwendung von laserakustischen Oberflächenwellen zur Messung des Elastizitätsmoduls (E-Modul) und zur zerstörungsfreien Charakterisierung thermisch gespritzter Schichten untersucht. Das Messprinzip eignet sich für fast alle Schichten zur schnellen und direkten Bestimmung des E-Moduls. Der Vergleich der E-Modulwerte der laserakustischen Messungen mit denen der instrumentierten Eindringversuche zeigt eine gute Übereinstimmung für Hartmetallschichten und erhebliche Unterschiede für oxidkeramische Schichten. Als Ursache wurde die Existenz von Rissen in den oxidkeramischen Schichten ermittelt. Da die Information für den E-Modul bei den laserakustischen Messungen Schichtdefekte mit einschließt und aus einem wesentlich größeren Schichtvolumen gewonnen wird als beim instrumentierten Eindringversuch, stellen diese einen realistischen Wert dar. Die laserakustischen Messungen wurden mit dem LAwave-Laborgerät und einem Handgerät durchgeführt. Die Vorteile des Handgeräts bestehen in der erweiterten Anwendbarkeit für große gespritzte Teile wie Walzen und den niedrigeren Investitionskosten. Vergleichende Messungen bestätigten die Anwendbarkeit beider Geräte. Die Porenform (Risse) aber auch deren Orientierung in der Schicht beeinflussen den E-Modul-Wert wesentlich stärker als das Porenvolumen selbst. Daher ist die Methode kein direktes Äquivalent zur einer Porositätsmessung, beispielsweise mit einer Bildanalyse. Sie bietet insbesondere die Möglichkeit, kritische Defekte wie Risse und Bindungsfehler vor einer Endbearbeitung und dem Einsatz der Schicht zerstörungsfrei zu detektieren.