Ha på sig, korrosion, materialtrötthet - dessa tecken på nedbrytning är vanliga för de flesta material. Detta gör det desto viktigare att upptäcka skador tidigt, helst i mikroskala. Magnetiska testmetoder används ofta för detta ändamål, vilket tidigare var omöjligt med icke-magnetiskt stål. Forskare från Kaiserslautern och Mainz har nu utvecklat en process där de applicerar ett tunt magnetskikt på stål. Förändringar i mikrostrukturen kan således detekteras genom förändringar i magnetiska effekter. Material som aluminium kan också testas på detta sätt. Studien publicerades i Journal of Magnetism and Magnetic Materials .

Stål är ett av de mest använda materialen. Den används i många varianter, inklusive rostfritt stål, höghållfast släckt och härdat stål, och billigt konstruktionsstål. Stål kan vara magnetiska eller icke-magnetiska. De används i bestick, i fordonskomponenter eller i stålbalkar för byggnader och broar. Ibland, stål utsätts för hög temperatur eller spänning. "Detta kan resultera i mikrostrukturella förändringar, sprickor eller komponentfel, "säger doktor Marek Smaga, som är forskare vid Institutionen för materialvetenskap under professor Dr. Tilmann Beck vid Technische Universität Kaiserslautern (TUK). Experter talar i detta sammanhang om materialtrötthet. Sådan skada är initialt bara synlig på mikronivå. Även med magnetiska testmetoder, det är ännu inte möjligt att upptäcka förändringar i denna skala i icke-magnetiskt stål i ett tidigt skede.

Ingenjörer från TUK och fysiker från Johannes Gutenberg-universitetet Mainz (JGU) presenterar en lösning i sin nuvarande studie. Deras teknik använder magnetiska effekter, även om det appliceras på icke-magnetiskt material. "Med magnetiskt stål, det är möjligt att hitta förändringar i strukturen tidigt, "förklarar doktoranden från Kaiserslautern Shayan Deldar." Även små deformationer förändrar de magnetiska egenskaperna. Detta kan mätas med speciell sensorteknik. "

Forskarna har belagt ett icke-magnetiskt stål med magnetiska filmer, varje 20 nanometer tunn, bestående av terfenol-D, en legering som innehåller de kemiska elementen terbium, järn och dysprosium, eller permalloy, en nickel-järnförening. Forskarna använde sedan ett så kallat Kerr-mikroskop för att kontrollera om stammar i stålet kunde detekteras inom det mikroskopiska området. "Detta uppnås med den så kallade Kerr-effekten, "förklarar Smaga, "som tillåter magnetiska mikrostrukturer, de så kallade domänerna, att avbildas genom att rotera ljusets polarisationsriktning. "

Forskarna undersökte magnetiskt belagda stålplåtar som tidigare utsatts för mekanisk belastning. "Vi observerade en karakteristisk förändring i den magnetiska domänstrukturen, "förklarar doktor Martin Jourdan från Institute of Physics vid Johannes Gutenberg-universitetet i Mainz." Mikroskopisk belastning i icke-magnetiskt stål får magnetiseringsriktningen för det tunna skiktet att förändras. "

Jämfört med konventionella testmetoder, denna metod har fördelen att det upptäcker tecken på trötthet mycket tidigare på mikronivå. Forskarnas metod kan användas i nya testtekniker i framtiden. Dessutom, det är inte bara intressant för icke-magnetiskt stål, andra material som aluminium, titan och vissa kompositmaterial kan också förses med ett sådant skikt.