In den letzten zehn Jahren hat sich die elektrochemische in-situ Nanoindentation als gängiges Werkzeug zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Wasserstoff und Materialien auf lokaler Ebene etabliert. Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Ansätze entwickelt, von denen jeder seine Vor- und Nachteile besitzt [1–3]. Alle verbindet jedoch eine vorangehende sorgfältige Probenpräparation, um eine möglichst glatte und verformungsfreie Oberfläche für korrekte Nanoindentationsergebnisse zu gewährleisten. Daher ist es vorteilhaft, verschiedene Präparationsmethoden zu untersuchen, bevor man zu den zeitintensiven elektrochemischen Nanoindentationsversuchen übergeht.

Werkstoffgruppen, die aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen und korrosiven Eigenschaften eine vielversprechende Wahl für die Verwendung unter Wasserstoffatmosphäre darstellen, sind kubisch-flächenzentrierte Nickel- und Eisenbasis-Superlegierungen. Allerdings ist bekannt, dass diese ausscheidungsgehärteten Legierungen anfällig auf Wasserstoffversprödung sein können. Außerdem zeigen frühere Studien, dass die elektrochemische Beladung mit Wasserstoff in kubisch-flächenzentrierten Werkstoffen zu irreversiblen Versetzungsbewegungen führen kann, die sich durch das Auftreten von wasserstoffinduzierten Oberflächenstufen zeigen können [2,4,5]. Mittels Röntgenbeugungsexperimenten (XRD) können die für dieses Phänomen verantwortlichen, und durch den Wasserstoff eingebrachten Spannungen gemessen werden.

In dieser Studie werden unterschiedliche Präparationsmethoden an einer Nickel- und einer Eisenbasis-Superlegierung verglichen, und deren Auswirkung auf die Ergebnisse der Nanoindentation bewertet. Anschließend werden verschiedene Beladungsszenarien mittels Labor-XRD auf ihre Wirksamkeit überprüft und mittels in-situ Nanoindentation validiert. Die Integration der Präparationsstudie sowie der XRD-Messung vor der elektrochemischen in-situ Nanoindentation bieten eine zeitsparende Möglichkeit, um die Oberflächenqualität und die Wirksamkeit der elektrochemischen Wasserstoffbeladung vor dem Versuch zu prüfen und zu bewerten.

Referenzen

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[2] A.S. Ebner, S. Brinckmann, E. Plesiutschnig, H. Clemens, R. Pippan, V. Maier-Kiener, JOM, 2020, 72 ,2020–2029.

[3] M.J. Duarte, X. Fang, J. Rao, W. Krieger, S. Brinckmann, G. Dehm, Journal of Materials Science, 2021, 56 ,8732–8744.

[4] A. Barnoush, M. Zamanzade, H. Vehoff, Scripta Materialia, 2010, 62 ,242–245.

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