Dokument-ID Dokumenttyp Autoren/innen Persönliche Herausgeber/innen Haupttitel Abstract Auflage Verlagsort Verlag Herausgeber (Institution) Erscheinungsjahr Titel des übergeordneten Werkes Jahrgang/Band ISBN Veranstaltung Veranstaltungsort Beginndatum der Veranstaltung Enddatum der Veranstaltung Ausgabe/Heft Erste Seite Letzte Seite URN DOI Lizenz Datum der Freischaltung OPUS4-59390 Zeitschriftenartikel Zia, Ghezal Ahmad Jan; Hanke, Thomas; Skrotzki, Birgit; Völker, Christoph; Bayerlein, Bernd Enhancing Reproducibility in Precipitate Analysis: A FAIR Approach with Automated Dark-Field Transmission Electron Microscope Image Processing AbstractHigh-strength aluminum alloys used in aerospace and automotive applications obtain their strength through precipitation hardening. Achieving the desired mechanical properties requires precise control over the nanometer-sized precipitates. However, the microstructure of these alloys changes over time due to aging, leading to a deterioration in strength. Typically, the size, number, and distribution of precipitates for a quantitative assessment of microstructural changes are determined by manual analysis, which is subjective and time-consuming. In our work, we introduce a progressive and automatable approach that enables a more efficient, objective, and reproducible analysis of precipitates. The method involves several sequential steps using an image repository containing dark-field transmission electron microscopy (DF-TEM) images depicting various aging states of an aluminum alloy. During the process, precipitation contours are generated and quantitatively evaluated, and the results are comprehensibly transferred into semantic data structures. The use and deployment of Jupyter Notebooks, along with the beneficial implementation of Semantic Web technologies, significantly enhances the reproducibility and comparability of the findings. This work serves as an exemplar of FAIR image and research data management. Heidelberg Springer Science and Business Media LLC 2024 Integrating Materials and Manufacturing Innovation 1 15 urn:nbn:de:kobv:b43-593905 10.1007/s40192-023-00331-5 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de 2024-01-22 OPUS4-59689 Vortrag Mishurova, Tatiana Applications of x-ray computed tomography in material science The overview of the activity of Federal Institute for Material Research and Testing (BAM, Belin, Germany) in the field material characterization by X-ray imaging is presented. The principle of X-ray Computed Tomography (XCT) is explained. The multiple examples of application of quantitative analysis by XCT are reported, such as additive manufacturing, Li-ion battery, concrete research. 2024 Lecture for PhD students at Politecnico di Torino Turin, Italy 14.03.2024 2024-03-20 OPUS4-59559 Vortrag Werner, Tiago Experimentelle und numerische Untersuchung des Druckanschwingens von bruchmechanischen Proben aus konventionell und additiv gefertigtem 316L Stahl Die Erzeugung rissschließfreier Anrisse in gekerbten bruchmechanischen Proben für anschließende Ermüdungsversuche kann durch eine zyklische Druckbelastung an der Kerbe erfolgen: Bei der Erstbelastung wird eine plastische Verformung an der Kerbspitze erzeugt, welche Zugeigenspannungen und damit eine risstreibende Kraft bei der folgenden zyklischen Druckbelastung hervorruft. Durch das Risswachstum kommt es zu einer Entspannung, bis der Riss schließlich arretiert, weil die effektive risstreibende Kraft auf den Schwellenwert abgesunken ist. Um Kurzrisswachstum in additiv, mittels pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen (Laser Powder Bed Fusion - LPBF) gefertigtem AISI 316L Stahl und seinem konventionell erzeugten, warmgewalzten Pendant zu untersuchen, wurde dieses Verfahren im Rahmen der vorliegenden Arbeit genutzt. Im Falle des additiv gefertigten Materials kam es zu unerwartet langem Ermüdungsrisswachstum, bevor der Riss arretierte. Zur Ermittlung der Ursache erfolgte eine Messung der Eigenspannungsverteilungen mittels Neutronendiffraktion in der Kerbebene der additiv gefertigten Proben. Anschließend wurde ein Finite-Elemente-Modell zur Simulation des Ermüdungsrisswachstums in konventionellem und additiv gefertigtem Material implementiert. Im Rahmen dieses Vortrages wird insbesondere auf das Vorgehen bei der Simulation und auf die getroffenen Annahmen und Vereinfachungen eingegangen. Die Resultate werden mit den experimentellen Ergebnissen verglichen und das für die Simulation von Risswachstum genutzte Knoten-Freigabe-Verfahren (Node-Release), das Einbringen von Eigenspannungen als initiale Spannungen in der Simulation, und die Rechengrößen zur Quantifizierung der risstreibenden Kraft kritisch diskutiert. 2024 56. DVM Tagung "Bruchmechanik und Bauteilsicherheit" Kassel, Germany 20.02.2024 21.02.2024 2024-02-22 OPUS4-59568 Posterpräsentation Meinel, Dietmar Classic Materials Testing in the Light of CT Currently, mandatory requirements and recommendations for the detection of irregularities in laser beam welded joints are based on classic micrographs as set out in the standard ISO 13919-1:2019. Compared to classic micrographs, computed tomography enables a non-destructive, three-dimensional and material-independent mode of operation, which delivers much more profound results. Even in building material testing, methods with limited informative value can be checked and supplemented by CT examinations. 2024 13th International Conference on Industrial Computed Tomography (iCT2024) Wels, Austria 06.02.2024 09.02.2024 2024-02-27 OPUS4-59569 Vortrag Casperson, Ralf; Pohl, Rainer Wirbelstromprüfung am Schrein der Heiligen Drei Könige im Kölner Dom Die Wirbelstromprüfung ist ein bewährtes Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung elektrisch leitfähiger Objekte im oberflächennahen Bereich. Nach einer Einführung in die Wirkungsweise, Möglichkeiten und Grenzen des Wirbelstromprüfverfahrens wird am Beispiel des Schreins der Heiligen Drei Könige gezeigt, wie sich mit dem Wirbelstromprüfverfahren unterschiedliche Metalllegierungen unter einer Vergoldung zerstörungsfrei identifizieren lassen. Der Schrein der Heiligen Drei Könige wurde um das Jahr 1200 von Nikolaus von Verdun erschaffen, ca. 1750 von Johann Rohr und 1807 von Wilhelm Pollack restauriert. Die Restaurierungsarbeiten wurden jedoch nur unvollständig dokumentiert. Es ist bekannt, dass zu den unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Metalllegierungen als Grundmaterial unter der Vergoldung verwendet wurden. Mit Hilfe von Vergleichsproben aus einer Sammlung der Kölner Dombauverwaltung ließen sich die Akanthus-Prägungen des Schreins den verschiedenen Restaurierungen zuordnen. 2024 1. Fachseminar Historisches trifft Materialkunde Quedlinburg, Germany 20.02.2024 21.02.2024 2024-02-27 OPUS4-59663 Vortrag Casperson, Ralf DICONDE für die Schienenprüfung Bei der zerstörungsfreien Prüfung verlegter Eisenbahnschienen werden die Rohdaten derzeit in proprietären Datenformaten gespeichert und auf Datenträgern zwischen den Prüfzügen und den auswertenden Stellen versendet. Die proprietären Datenformate sind in der Regel nur den Herstellern der Prüfsysteme bekannt und deren Dokumentation nicht allgemein zugänglich. Das Forschungsprojekt „Artificial Intelligence for Rail Inspection" (AIFRI) erfordert den Austausch von Prüfdaten in einem offenen Format sowohl zwischen den Projektpartnern als auch die Veröffentlichung anonymisierter Daten ausgewählter Strecken aus dem Offenen Digitalen Testfeld (ODT). Wir haben uns in dem Projekt für die Verwendung der „Standard Practice for Digital Imaging and Communication in Nondestructive Evaluation" (DICONDE) entschieden. DICONDE basiert auf dem medizinischen Standard „Digital Imaging and Communication in Medicine" (DICOM) und wurde von ASTM an die ZfP angepasst. DICOM bzw. DICONDE ist nicht nur ein Datenformat, sondern beinhaltet auch Kommunikationsschnittstellen für die Auftragsvergabe, Datenübertragung und Abfrage gespeicherter Datensätze aus einem Archiv. In dem Vortrag werden DICOM und DICONDE vorgestellt, sowie die Verwendung von DICONDE für die Schienenprüfung im Projekt AIFRI näher erläutert. Es wird gezeigt, wie sich Prüfdaten, Prüfparameter, Streckeninformationen incl. Kilometertafeln und Geokoordinaten und Befunde in DICONDE kodieren lassen. 2024 13. Fachtagung ZfP im Eisenbahnwesen Erfurt, Germany 12.03.2024 14.03.2024 2024-03-18 OPUS4-59438 Zeitschriftenartikel Cabo Rios, Alberto; Mishurova, Tatiana; Cordova, Laura; Persson, Mats; Bruno, Giovanni; Olevsky, Eugene; Hryha, Eduard Ex-situ characterization and simulation of density fluctuations evolution during sintering of binder jetted 316L Efficient density evolution during sintering of the as-printed component is vital to reach full densification and required properties of binder jet (BJT) components. However, due to the high porosity and brittle nature of the green compact, analysis of the microstructure development during sintering is very difficult, resulting in lack of understanding of the densification process. Density development from green state (57 ± 1.6 %) up to full density (99 ± 0.3 %) was characterized by high-resolution synchrotron X-Ray computed tomography (SXCT) on BJT 316L samples from ex-situ interrupted sintering tests. Periodicity of density fluctuations along the building direction was revealed for the first time and was related to the layer thickness of ~ 42 μm during printing that decreased down to ~ 33 μm during sintering. Sintering simulations, utilizing a continuum sintering model developed for BJT, allowed to replicate the density evolution during sintering with a mean error of 2 % and its fluctuation evolution from green (1.66 %) to sintered (0.56 %) state. Additionally, simulation of extreme particle size segregation (1 μm to 130 μm) suggested that non-optimized printing could lead to undesirable density fluctuation amplitude rapid increase (~10 %) during sintering. This might trigger the nucleation of defects (e.g., layer delamination, cracking, or excessive residual porosity) during the sintering process. Elsevier 2024 Materials & Design 238 1 18 urn:nbn:de:kobv:b43-594389 10.1016/j.matdes.2024.112690 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de 2024-01-26 OPUS4-59734 Zeitschriftenartikel Fardan, Ahmed; Fazi, Andrea; Peng, Ru Lin; Mishurova, Tatiana; Thuvander, Mattias; Bruno, Giovanni; Brodin, Håkan; Hryha, Eduard Fine-Tuning Melt Pools and Microstructures: Taming Cracks in Powder Bed Fusion—Laser Beam of a non-weldable Ni-base Superalloy Powder Bed Fusion - Laser Beam (PBF-LB) of high γ' strengthened Ni-base superalloys, such as CM247LC, is of great interest for high temperature applications in gas turbines. However, PBF-LB of CM247LC is challenging due to the high cracking susceptibility during PBF-LB processing (solidification cracking) and heat treatment (strain age cracking, mostly caused by residual stresses). This study focuses on understanding the impact of process parameters on microstructure, residual stresses and solidification cracking. Laser power (P), speed (v) and hatch spacing (h) were varied while the layer thickness (t) was fixed. The melt pool size and shape were found to be key factors in minimizing solidification cracking. Narrower and shallower melt pools, achieved using a low line energy density (LED = P/v ≤ 0.1 J/mm), gave low crack densities (0.7 mm/mm2). A tight hatch spacing (h = 0.03 mm) resulted in reduced lack of fusion porosity. Electron backscatter diffraction investigations revealed that parameters giving finer microstructure with 〈100〉crystallographic texture had low crack densities provided they were processed with a low LED. Atom probe tomography elucidated early stages of spinodal decomposition in the as-built condition, where Cr and Al cluster separately. The extent of spinodal decomposition was found to be affected by the LED and the hatch spacing. Samples with low LED and small hatch spacing showed higher degrees of spinodal decomposition. X-ray diffraction residual stress investigations revealed that the residual stress is proportional to the volumetric energy density (VED = P/(v. h. t)). Although low residual stresses can be achieved by using low VED, there is a high risk of lack of fusion. Hence, other parameters such as modified scan strategy, build plate pre-heating and pulsed laser mode, must be further explored to minimize the residual stresses to reduce the strain age cracking susceptibility. Elsevier B.V. 2024 Materialia 34 102059 1 16 urn:nbn:de:kobv:b43-597340 10.1016/j.mtla.2024.102059 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de 2024-03-25 OPUS4-59754 Buchkapitel Bruno, Giovanni Makul, Matt Investigation of a New Ti Alloy for a New Generation of Additively Manufactured Implants with Lattice A new titanium alloy improving the operation of implants additively manufactured and including laterally closed lattice structures is proposed. The new alloy possesses an increased affinity to the bone. The measured bone-interface implant (BII) of less than 10 mm and bone-implant contact (BIC) of 95% demonstrated an excellent osseointegration. Furthermore, since additive manufacturing naturally leads to a high-roughness surface finish, the wettability of the implant is increased. The combination of these factors is pushing ossification beyond its natural limits. In addition, the quality and speed of the ossification and osseointegration in/around laterally closed lattice implants open the possibility of bone spline key of prostheses. This enables the stabilization of the implant into the bone while keeping the possibility of punctual hooks allowing the implant to be removed more easily if required. 2024 Contemporary Perspective on Science, Technology and Research 7 12 37 10.9734/bpi/cpstr/v7/7198E 2024-03-25 OPUS4-59759 Zeitschriftenartikel Roveda, Ilaria; Mishurova, Tatiana; Evans, Alexander; Fitch, Andrew N.; Haubrich, Jan; Requena, Guillermo; Bruno, Giovanni; Serrano-Munoz, Itziar Evolution of interphase stress over a crack propagation plane as a function of stress relief heat treatments in a PBF-LB/M AlSi10Mg alloy AbstractIn this study, we compare the residual stress state in a laser powder bed fusion (PBF-LB/M) AlSi10Mg alloy in the as-built (AB) condition with that after two different heat treatments (265 °C for 1 h, HT1; and 300 °C for 2 h, HT2). The bulk residual stress (RS) is determined using synchrotron X-ray diffraction (SXRD), and near-surface profiles are determined using laboratory energy-dispersive X-ray diffraction (EDXRD). The EDXRD results do not reveal any notable difference between the conditions at a depth of 350 μm, suggesting that the machining process yields a comparable residual stress state in the near-surface regions. On the other hand, the SXRD results show that HT1 is more effective in relieving the bulk RS. It is observed that HT1 reduces the RS state in both the aluminium matrix and the silicon network. In addtion, HT2 does not have a significant impact on relaxing the RS as-built state of the matrix, although it does induce a reduction in the RS magnitudes of the Si phase. It is concluded that the heat treatment stress relieving is effective as long as the Si-network is not disaggregated. John Wiley & Sons Ltd. 2024 Strain 1 13 urn:nbn:de:kobv:b43-597591 10.1111/str.12475 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de 2024-03-27