TY - JOUR A1 - Rockenhäuser, Christian A1 - von Hartrott, P. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Brinell-Hardness data (HBW 2.5/62.5) of aluminum alloy EN AW-2618A after different aging times and temperatures N2 - The article covers data on the Brinell hardness of the forged precipitation-hardened aluminum alloy EN AW-2618A in the initial T61 condition (i. e. slightly underaged) and after isothermal aging for up to 25,0 0 0 h at aging temperatures between 160 °C and 350 °C. In addition, the hardness was determined on specimens after creep testing at 190 °C and various stresses. The hardness decreases with increasing ag- ing time due to the microstructural evolution of the harden- ing precipitates. The drop occurs faster the higher the aging temperature. Aging under creep load additionally accelerates the hardness decrease. KW - Aluminum alloy KW - EN AW-2618A KW - Brinell hardness KW - Aging KW - Creep KW - Ostwald ripening KW - Reheating PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-567611 DO - https://doi.org/10.1016/j.dib.2022.108830 SN - 2352-3409 VL - 46 PB - Elsevier Inc. AN - OPUS4-56761 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Ontology-oriented modeling of the Vickers hardness knowledge graph N2 - This research deals with the development of the Vickers hardness knowledge graph, mapping the example dataset in them, and exporting the data-mapped knowledge graph as a machine-readable Resource Description Framework (RDF). Modeling the knowledge graph according to the standardized test procedure and using the appropriate upper-level ontologies were taken into consideration to develop the highly standardized, incorporable, and industrial applicable models. Furthermore, the Ontopanel approach was utilized for mapping the real experimental data in the developed knowledge graphs and the resulting RDF files were successfully evaluated through the SPARQL queries. T2 - ICMMM 2023: 10th International Conference on Mechanics, Materials and Manufacturing CY - Washington, D.C., USA DA - 18.08.2023 KW - Ontology KW - Knowledge graph KW - Data mapping KW - Vickers hardness KW - FAIR data PY - 2023 AN - OPUS4-58100 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Abel, Andreas A1 - Rosalie, Julian M. A1 - Reinsch, Stefan A1 - Zapala, Pawel A1 - Michels, Heiner A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Influence of Mo and B additions in intermetallic near-Fe3Al alloys on microstructure and mechanical properties N2 - Iron aluminides, already reported in the late 19th century, did not cease to attract the interest of scientists and engineers ever since. Besides good oxidation resistance, low density and resource availability, potentials for hightemperature strengths that compete with high-alloy steels were unlocked by low alloy contents. Still, research on alloy design continues, as alloying usually comes at the price of brittleness in low-temperature regimes. A potential candidate is the quinary Fe–Al–Mo–Ti–B system which is strengthened by solid solution and eutectic borides. It was shown to have good strength and outstanding creep resistance under compressive loading up to elevated temperatures. Although the individual effect of alloy additions is well understood in iron aluminides, little is known about the combined effects of alloying concentrations on microstructure, phase stability and mechanical properties. Therefore a systematic study of two Ti-doped near-Fe3Al alloys with varying contents of Mo (2–4 at.%) and B (0.5–1 at.%) was conducted. In total eight different alloys were fabricated by investment casting into ceramic shell molds. Alloys were characterized and compared by grain size, phase transitions, microstructure evolution as well as elemental compositions and volume fractions of phases. For mechanical characterization, macrohardness and microhardness tests as well as tensile tests at ambient and high tempera tures were conducted. Independent of alloy additions, alloys with 24–25 at.% Al exhibit superior proof strength due to a higher matrix hardness. Decreasing B content generally decreases strength by lower secondary phase fractions which contribute via particle hardening. Reducing Mo content decreases both the solute concentration in the matrix and secondary phase fractions. Surprisingly, strength is similar or even superior to alloys with higher Mo content. Strength relations are discussed with a focus on solid-solution hardening theory and other competing strengthening mechanisms. KW - Materials Chemistry KW - Metals and Alloys KW - Mechanical Engineering KW - Mechanics of Materials KW - General Chemistry PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-585284 DO - https://doi.org/10.1016/j.intermet.2023.108074 VL - 163 SP - 1 EP - 11 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-58528 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Gesell, Stephan A1 - Fedelich, Bernard A1 - Rehmer, Birgit A1 - Uhlemann, Patrick A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Ganesh, R. A1 - Dude, D. P. A1 - Kuna, M. A1 - Kiefer, B. T1 - TMF-Rissverlaufsberechnung für ATL-Heißteile N2 - Die Steigerung der Leistung und des thermodynamischen Wirkungsgrades von Verbrennungsmotoren führt zu erhöhten Anforderungen an die Festigkeit abgasführender Komponenten wie z. Bsp. Abgasturbolader. Als Folge erhöhter thermomechanischer Wechselbeanspruchungen (TMF) im Betrieb kommt es an den mechanisch und/oder thermisch höchst beanspruchten Stellen der Bauteile zur Bildung von Rissen, wodurch die Lebensdauer der Komponenten begrenzt wird. Derzeit werden bei Turboladern heißgehende Bauteile mit detektierten Rissen zumeist prophylaktisch ersetzt, da die weitere Ausbreitung der Risse während des Betriebs nicht vorhergesagt werden kann. Um diese aufwändige und un- ökonomische Praxis zu vermeiden, wurde im vorliegenden Forschungsvorhaben eine rechnerische Bewertungsmethode auf Basis der experimentellen und numerischen Bruchmechanik erarbeitet, mit deren Hilfe bereits in der Auslegungsphase oder während des Betriebs die (restliche) Lebensdauer der abgasführenden Komponenten vorhergesagt werden kann. Damit wird erstmalig die quantitative Vorhersage der Rissentwicklung bei TMF-Beanspruchungsbedingungen unter Berücksichtigung großer zyklischer viskoplastischer Verformungen ermöglicht. Zentrales Ergebnis des Vorhabens ist eine automatisierte Berechnungsprozedur auf der Basis spezieller Finite-Elemente-Techniken (FEM), womit sowohl der Pfad als auch die Größe eines Risses als Funktion der Anzahl der Lastwechsel in Bauteilen unter TMF-Bedingungen berechnet werden kann. Als geeigneter Beanspruchungsparameter zur Bewertung des Rissfortschritts unter TMF wurde die zyklische Rissöffnungsverschiebung ΔCTOD verwendet. Das Werkstoffverhalten des betrachteten austenitischen Gusseisens Ni-Resist D-5S wurde mit einem validierten viskoplastischen, temperaturabhängigen Materialmodell modelliert, das zur Berücksichtigung große Verzerrungen und Rotationen am Riss erweitert wurde. Für die genaue Berechnung des ΔCTOD bei TMF wurden effiziente FEM-Techniken erarbeitet. Zur Simulation der Rissausbreitung wurde ein automatischer FEM-Algorithmus mit inkrementeller adaptiver Neuvernetzung entwickelt, bei dem die Verformungen und inelastischen Zustandsvariablen jeweils vom alten auf das neue Netz übertragen werden. Dieser Algorithmus wurde im Software-Paket ProCrackPlast implementiert, das in Verbindung mit dem kommerziellen FEM-Code Abaqus zur Lösung dreidimensionaler Rissprobleme zur Verfügung steht. Ziel der umfangreichen experimentellen Arbeiten war es, an isothermen LCF und anisothermen TMF-Versuchen mit gekerbten Flachzugproben (SENT) das Risswachstum im Temperaturbereich von 20 °C bis 700 °C zu ermitteln. Mit Hilfe begleitender 2D FEM Simulationen wurden anhand dieser Datenbasis die Rissfortschrittskurven des Werkstoffs unter Anwendung des ΔCTOD-Konzepts bestimmt und in geeigneter, parametrisierter Form den Nutzern zur Verfügung gestellt. Die Versuche an SENT-Proben wurden mit der entwickelten Software ProCrackPlast als 3D Modell simuliert. Der Vergleich der 2D und 3D Simulationen ergab einen systematischen Unterschied im CTOD und CTOD, der mit Hilfe eines Übertragungsfaktors korrigiert wurde. Der Vergleich der 3D Berechnungen mit den Experimenten zeigte eine zufriedenstellende Übereinstimmung der er- reichten Risslänge mit der Zahl der Lastzyklen im gesamten Temperaturbereich, wobei die numerische Prognose meist auf der konservativen / sicheren Seite lag. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse der 2D Parameteridentifikation auf 3D Risskonfigurationen mit Mixed-Mode Beanspruchung ist mit zusätzlichen Versagenshypothesen verbunden, die aufgrund fehlender Versuchsdaten im Vorhaben nicht endgültig geklärt werden konnten. Zur Validierung des Gesamtkonzeptes wurden LCF-Proben mit einem bauteil- typischen Oberflächenriss experimentell und numerisch untersucht. In der Simulation konnte die komplexe Form und Größe der Rissentwicklung zufriedenstellend (richtig) vorhergesagt werden. Die Leis- tungsfähigkeit der erarbeiteten rechnerische Bewertungsmethode wurde an weiteren TMF-Beispielen vorgestellt und diskutiert. Die Software ProCrackPlast und die viskoplastische Materialroutine wurden dem Anwenderkreis des Vorhabens zusammen mit einem Nutzer-Handbuch und Verifikationsbeispielen zur Verfügung gestellt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist erreicht worden. KW - Abgasturbolader Heißteile KW - Numerische Simulation KW - Rissverlauf PY - 2023 VL - 1320 SP - 1 EP - 137 PB - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) CY - Frankfurt am Main AN - OPUS4-56960 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Bauer, Felix A1 - Tikana, Ladji A1 - Uhlemann, Patrick A1 - Thärig, Steffen A1 - Rehmer, Birgit A1 - Skrotzki, Birgit T1 - KupferDigital mechanical testing datasets N2 - The KupferDigital project aims to develop digital methods, tools, and data space infrastructures for digitalizing the entire life cycle of copper materials. The mechanical testing process is one of the main chains of such life cycles which generates lots of important testing data about the mechanical properties of the materials and their related materials and testing metadata. To train the digitalization of the mechanical testing process, different kinds of copper alloys were provided for this project, and their mechanical properties were measured by typical methods like Brinell and Vickers hardness and tensile testing. The primary raw testing data as well as the secondary datasets of these tests are provided. The detailed materials specifications, the utilized mechanical testing methods, and provided datasets are described in the content file. The test data files of heterogeneous structures are processed by the KupferDigital digital tools to be converted to standardized machine-readable data files. KW - Copper alloys KW - Dataset KW - Tensile testing KW - Mechanical testing KW - Hardness test PY - 2023 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.7670582 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-57038 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Zapala, P. A1 - Abel, Andreas A1 - Michels, H. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Werkstoffanwendungen für Eisenaluminide (FeAl), (WAFEAL) N2 - Die zunehmende geopolitische Bedeutung der Ressourcenverfügbarkeit sowie die Anforderungen an einen geschlossenen Materialkreislauf treiben die Materialforschung voran, um konventionelle Werkstoffe mit weniger kritischen Zusätzen zu legieren oder sogar vollständig mit nachhaltigeren Alternativen zu substituieren. Eine potenzielle Alternative stellen die intermetallischen Eisenaluminid-Legierungen (FeAl) dar. Im Labormaßstab wurden bereits viele Legierungskonzepte für verbesserte Hochtempera- tureigenschaften oder Duktilität erfolgreich gießtechnisch umgesetzt. Eine erfolgreiche Erprobung von FeAl-Legierungen im industriellen Maßstab stand zu Beginn des Projekts aber weiterhin aus. Ziel des Vorhabens war daher die Entwicklung von simulationsgestützten Gießkonzepten in industrienahe Gießprozesse anhand der Modelllegierung Fe-26Al-4Mo-0,5Ti-1B und die Eingrenzung der prozesstechnischen Verfahrensgrenzen durch Warmrissversuche. Erkenntnisse hieraus wurden in einen praxisorientierten, für zukünftige Anwender in KMUs zugänglichen Handlungskatalog für die gießgerechte Auslegung von Bauteilen aus Eisenaluminiden überführt. Fokus wurde insbesondere auf das Feinguss- und Kokillengussverfahren im Schleuderguss gesetzt. Neben zahlreicher Konstruktions- und Gießprozessparameter wurden auch Wärmebehandlungen und Legierungszusätze (Al, Mo, B) variiert, um den Einfluss von Legierungselementen auf Gießbarkeit, Mikrostruktur und mechanische Kennwerte zu be- stimmen. Eine umfangreiche Basis an Daten aus Mikrostrukturanalysen (Mikroskopische Bildgebung, Bestimmung von Korngrößen sowie Phasenzusammensetzungen und -anteilen, Fraktographie), mechanischen Tests (Härtemessungen, Druckversuch, Zugversuch, Warmzugversuch, Kriechversuch) sowie Messungen thermophysikalischer Eigenschaften konnte für die Modelllegierung erzeugt werden. Korrelationen dieser Informationen mit Prozessvariablen erlaubten Schlussfolgerungen zu Härtungsmechanismen und Duktilität in der Legierung und wie sie prozesstechnisch in Gieß- und Bauteilauslegung gesteuert werden können. Der erfolgreiche Abguss von hochkomplexen Bauteilgeometrien mit dünnen Wandstärken sowie optimierte Legierungszusammensetzungen zeigen Perspektiven auf neue Anwendungsfelder auf. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist erreicht worden. KW - Simulationsgestützte Gießkonzepte KW - Intermetallische FeAl-Legierungen PY - 2023 IS - 1322 SP - 1 EP - 168 PB - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) CY - Frankfurt am Main AN - OPUS4-56932 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Radners, J. A1 - Han, Ying A1 - von Hartrott, P. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Aluminium Hochtemperaturermüdung N2 - Die hohen Betriebstemperaturen während des Einsatzes von Radialverdichterrädern in Abgasturboladern führen zu einer Änderung der ursprünglich eingestellten Mikrostruktur in der warmfesten Aluminiumlegierung EN AW-2618A (Überalterung). Grund dafür sind thermische Belastungen, die nahe der Aushärtetemperatur liegen und diese kurzzeitig sogar überschreiten können. Die Alterungsmechanismen wurden zusammen mit den Themen niederzyklische (LCF) und thermomechanische Ermüdung (TMF) sowie Kriechen bis max. 190 °C in vorangegangenen Forschungsvorhaben untersucht. Kaum untersucht war bisher das Verhalten der Legierung unter hochzyklischer Beanspruchung (HCF) sowie der Einfluss von Kerben und Lastkollektiven. Da zukünftig mit weiter steigenden Betriebstemperaturen für Radialverdichter zu rechnen ist, wurde in diesem Forschungsvorhaben das HCF-Verhalten bei 230 °C untersucht und somit bei einer Prüftemperatur, die deutlich oberhalb der Aushärtetemperatur liegt. Das Ziel des Projektes war der Aufbau einer geeigneten experimentellen Datenbasis, das Verständnis der relevanten mikrostrukturellen Prozesse sowie die Weiterentwicklung und Anpassung geeigneter Modelle und Bewertungsmethoden. Das experimentelle Untersuchungsprogramm umfasste neben einer Basischarakterisierung des HCF-Verhaltens am Ausgangszustand T61 gezielte mechanische Versuche zur Isolierung der Einflussfakto-ren Mittelspannung (𝑅 = −1, 𝑅 = 0,1), Werkstoffüberalterung (T61, 10 h/230 °C, 1000 h/230 °C), Prüftemperatur (20 °C, 230 °C), Prüffrequenz (0,2 Hz, 20 Hz) sowie Kerbwirkung und variable Amplituden. Darauf aufbauend wurden die in den vorangegangenen Projekten entwickelten Modelle und Bewertungsmethoden angepasst und weiterentwickelt, um die genannten thermischen und mechanischen Belastungen in der Lebensdauerbewertung abzubilden. KW - HCF KW - Aluminium KW - EN AW-2618A KW - Ermüdung PY - 2023 SP - 1 EP - 111 CY - Frankfurt am Main AN - OPUS4-57850 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ávila Calderón, Luis Alexander A1 - Hammerschmidt, T. A1 - Gedsun, A. A1 - Forti, M. A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Stotzka, R. A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Shakeel, Y. A1 - Hunke, S. A1 - Tsybenko, H. A1 - Aversa, R. A1 - Chmielowski, M. A1 - Hickel, T. T1 - IUC02 Framework for Curation and Distribution of Reference Datasets using Creep Data of Ni-Base Superalloys as an Example N2 - In our current view, reference datasets in the MSE domain represent specific material properties, e.g., structural, mechanical, … characteristics. A reference dataset must fulfill high-quality standards, not only in precision of measurement but also in a comprehensive documentation of material, processing, and testing history (metadata). This Infrastructure Use Case (IUC) aims to develop a framework for generating reference material datasets using creep data of a single crystal Ni-based superalloy as a best practice example. In a community-driven process, we aim to encourage the discussion and establish a framework for the creation and distribution of reference material datasets. In this poster presentation, we highlight our current vision and activities and intend to stimulate the discussion about the topic reference datasets and future collaborations and work. T2 - NFDI-MatWerk Conference CY - Siegburg, Germany DA - 27.06.2023 KW - Referenzdaten KW - Reference data KW - Syngle Crystal alloy KW - Creep KW - Metadata schema PY - 2023 AN - OPUS4-57923 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Radners, Jan A1 - Han, Ying A1 - von Hartrott, Philipp A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Aluminum High Temperature Fatigue N2 - The high operating temperatures of radial compressor wheels in exhaust gas turbochargers lead to a change in the original microstructure of the heat-resistant aluminum alloy EN AW-2618A (overaging). This is caused by thermal loads that are close to the age hardening temperature and can even exceed it for a short time. The aging mechanisms have been investigated together with low cycle fatigue (LCF), thermomechanical fatigue (TMF) and creep up to max. 190 °C in previous research projects. The be-havior of the alloy under high cycle fatigue (HCF) and the influence of load spectra have hardly been investigated. Since the operating temperatures of centrifugal compressors are expected to increase in the future, this research project investigated the HCF behavior at 230 °C, a test temperature significantly higher than the age hardening temperature. The objectives of the project were to establish a suitable experimental database, to understand the relevant microstructural processes, and to further develop and adapt suitable models and evaluation methods. In addition to a basic characterization of the HCF behavior in the initial condition T61, the experimental investigation program included targeted mechanical tests to isolate the influencing factors of mean stress (𝑅=−1, 𝑅=0.1), material overaging (T61, 10 h/230 °C, 1000 h/230 °C), test temperature (20 °C, 230 °C), test frequency (0.2 Hz, 20 Hz) as well as variable amplitudes. On this basis, the models and evaluation methods developed in the previous projects were adapted and further developed to reflect thermal and mechanical loads in the lifetime assessment. T2 - The FVV Transfer + Networking Event (Herbst 2023) CY - Würzburg, Germany DA - 04.10.2023 KW - Aluminum alloys KW - Fatigue KW - EN AW-2618A PY - 2023 SP - 1 EP - 30 AN - OPUS4-58562 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - von Hartrott, Philipp A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Room temperature and elevated temperature tensile test and elastic properties data of Al-alloy EN AW-2618A after different aging times and temperatures N2 - The dataset contains two types of data: elastic properties (Young's and shear modulus, Poisson's ratio) between room temperature and 250 °C and a set of tensile tests at different aging times, aging temperatures, and test temperatures. KW - Aluminium alloy KW - Young's modulus KW - Shear modulus KW - Aging KW - Tensile test KW - Strength PY - 2023 UR - https://doi.org/10.5281/zenodo.10377164 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.10377163 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-59161 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Han, Ying A1 - Kruse, Julius A1 - Rosalie, Julian A1 - Radners, J. A1 - von Hartrott, P. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Influence of mean stress and overaging on fatigue life of aluminum alloy EN AW-2618A N2 - Fatigue tests were performed on the forged aluminum alloy EN AW-2618A in the T61 state. Different stress ratios (R = -1, R = 0.1) were selected to study the influence of mean stress on fatigue life. Two overaged states (10 h/230 ◦C, 1000 h/230 ◦C) were also tested to investigate the influence of overaging on fatigue life. Transmission electron microscopy (TEM) was used to characterize the precipitates (S-phase), which are mainly responsible for the strength of the alloy. A fractographic analysis was also performed to determine the failure mode. Overaging reduces the fatigue life compared to the T61 state. The longer the aging time, the lower the fatigue resistance. The reason is the decrease in (yield) strength, which correlates with the radius of the S-phase: the precipitate radius increases by a factor of approximately two for the overaged states compared to the initial state. The analysis of the fracture surfaces showed crack initiation occurs predominantly on the outer surface and is associated with the primary phases. KW - Aluminum alloys KW - Aging KW - Fatigue KW - Microstructure KW - Electron microscopy KW - S-Phase PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-583708 DO - https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.145660 SN - 0921-5093 VL - 886 SP - 1 EP - 10 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-58370 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Abel, Andreas A1 - Zapala, P. A1 - Michels, H. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Materials applications of iron aluminide (FeAl), (WAFEAL) T1 - Werkstoffanwendungen für Eisenaluminide (FeAl), (WAFEAL) N2 - The increasing importance of resource availability and closed-loop material cycles are driving materials research to reduce alloying content in conventional materials or even substitute them with more sustainable alternatives. Intermetallic iron aluminide alloys (FeAl) present a potential alternative. Many alloy concepts for improved high-temperature properties or ductility have already been successfully implemented in casting technologies on a laboratory scale. However, successful testing of FeAl alloys on an industrial scale was still pending at the beginning of the project. Therefore, the aim of the project was to develop simulation based casting concepts for industrial casting processes using the base alloy Fe-26Al-4Mo-0.5Ti-1B and to narrow down process limits by means of hot cracking tests. Findings were transferred into practice-oriented guidelines for casting of iron aluminides, which is accessible to future applicants in SMEs. The focus was placed on centrifugal casting combined with investment casting or die casting. In addition to numerous design and casting process parameters, heat treatments and alloying additions (Al, Mo, B) were varied to determine the influence of alloying elements on castability, microstructure and mechanical properties. Data from microstructure analyses (microscopic imaging, determination of grain sizes as well as phase compositions and volume fractions, fractography), mechanical tests (hardness measurements, compression tests, ambient and high-temperature tensile tests, creep tests) as well as measurements of thermophysical properties could be generated on the base alloy. Correlations of materials data with process variables allowed conclusions to be drawn on strengthening mechanisms and ductility of the alloy and how they can be controlled in terms of processing and component design. Successful casting of highly complex components with thin wall thicknesses and optimised alloy compositions points out prospects for new fields of application. N2 - Die zunehmende geopolitische Bedeutung der Ressourcenverfügbarkeit sowie die Anforderungen an einen geschlossenen Materialkreislauf treiben die Materialforschung voran, um konventionelle Werkstoffe mit weniger kritischen Zusätzen zu legieren oder sogar vollständig mit nachhaltigeren Alternativen zu substituieren. Eine potenzielle Alternative stellen die intermetallischen Eisenaluminid-Legierungen (FeAl) dar. Im Labormaßstab wurden bereits viele Legierungskonzepte für verbesserte Hochtemperatureigenschaften oder Duktilität erfolgreich gießtechnisch umgesetzt. Eine erfolgreiche Erprobung von FeAl-Legierungen im industriellen Maßstab stand zu Beginn des Projekts aber weiterhin aus. Ziel des Vorhabens war daher die Entwicklung von simulationsgestützten Gießkonzepten in industrienahe Gießprozesse anhand der Modelllegierung Fe-26Al-4Mo-0,5Ti-1B und die Eingrenzung der prozesstechnischen Verfahrensgrenzen durch Warmrissversuche. Erkenntnisse hieraus wurden in einen praxisorientierten, für zukünftige Anwender in KMUs zugänglichen Handlungskatalog für die gießgerechte Auslegung von Bauteilen aus Eisenaluminiden überführt. Fokus wurde insbesondere auf das Feinguss- und Kokillengussverfahren im Schleuderguss gesetzt. Neben zahlreicher Konstruktions- und Gießprozessparameter wurden auch Wärmebehandlungen und Legierungszusätze (Al, Mo, B) variiert, um den Einfluss von Legierungselementen auf Gießbarkeit, Mikrostruktur und mechanische Kennwerte zu bestimmen. Eine umfangreiche Basis an Daten aus Mikrostrukturanalysen (Mikroskopische Bildgebung, Bestimmung von Korngrößen sowie Phasenzusammensetzungen und -anteilen, Fraktographie), mechanischen Tests (Härtemessungen, Druckversuch, Zugversuch, Warmzugversuch, Kriechversuch) sowie Messungen thermophysikalischer Eigenschaften konnte für die Modelllegierung erzeugt werden. Korrelationen dieser Informationen mit Prozessvariablen erlaubten Schlussfolgerungen zu Härtungsmechanismen und Duktilität in der Legierung und wie sie prozesstechnisch in Gieß- und Bauteilauslegung gesteuert werden können. Der erfolgreiche Abguss von hochkomplexen Bauteilgeometrien mit dünnen Wandstärken sowie optimierte Legierungszusammensetzungen zeigen Perspektiven auf neue Anwendungsfelder auf. T2 - FVV Transfer + Netzwerktreffen | Informationstagung – Frühjahr 2023 CY - Würzburg, Germany DA - 29.03.2023 KW - Fe-Al alloys KW - Intermetallics KW - Iron aluminides KW - Microstructure-property-correlation KW - High temperature mechanical properties KW - Creep data KW - Tensile data KW - Fractography KW - Casting PY - 2023 VL - R604 SP - 1 EP - 32 PB - FVV e. V. CY - Frankfurt a.M. AN - OPUS4-57247 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Sonntag, Nadja A1 - Jürgens, Maria A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Olbricht, Jürgen T1 - Creep-fatigue of P92 in service-like tests with combined stress- and strain-controlled dwell times N2 - Complex service-like relaxation- and creep-fatigue tests with strain- and stress-controlled dwells and fatigue cycle durations of approx. 2200 s were performed exemplarily on a grade P92 steel at 620 ◦C in this study. The results indicate deviations in the prevailing creep mechanisms of long-term relaxation and creep dwells, affecting subsequent dwells, load shifts, and the macroscopic softening behavior quite differently. In addition, fracture surfaces and longitudinal metallographic sections reveal intergranular crack growth for complex loading with stress-controlled dwells, whereas complex strain-controlled tests enhance oxidation and transgranular crack propagation. These findings substantiate the limited transferability of relaxation-fatigue to creep-fatigue conditions. KW - Tempered martensite-ferritic steel KW - P92 KW - Dwell periods KW - Creep-fatigue interaction KW - Stress relaxation PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-564239 DO - https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2022.107381 SN - 0142-1123 VL - 168 SP - 1 EP - 12 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-56423 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Hanke, Thomas A1 - Eisenbart, Miriam T1 - Mechanical testing ontology (MTO) N2 - The materials mechanical testing ontology (MTO) was developed by collecting the mechanical testing vocabulary from ISO 23718 standard, as well as the standardized testing processes described for various mechanical testing of materials like tensile testing, Brinell hardness test, Vickers hardness test, stress relaxation test, and fatigue testing. Versions info: V2 developed using BFO+CCO top-level ontologies. V3 developed using PROVO+PMDco top-level ontologies. V4 developed using BFO+IOF top-level ontologies. Repositories: GitLab: https://gitlab.com/kupferdigital/ontologies/mechanical-testing-ontology GitHub: https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Mechanical-Testing-Ontology MatPortal: https://matportal.org/ontologies/MTO IndustryPortal: https://industryportal.enit.fr/ontologies/MTO KW - Ontology KW - Mechanical testing KW - FAIR data PY - 2023 UR - https://gitlab.com/kupferdigital/ontologies/mechanical-testing-ontology/ PB - GitLab CY - San Francisco, CA, USA AN - OPUS4-58271 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Hanke, T. A1 - Weber, M. A1 - Eisenbart, M. A1 - Bauer, F. A1 - Meissner, R. A1 - Dziwis, G. A1 - Tikana, L. A1 - Chen, Yue A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Toward a digital materials mechanical testing lab N2 - To accelerate the growth of Industry 4.0 technologies, the digitalization of mechanical testing laboratories as one of the main data-driven units of materials processing industries is introduced in this paper. The digital lab infrastructure consists of highly detailed and standard-compliant materials testing knowledge graphs for a wide range of mechanical testing processes, as well as some tools that enable the efficient ontology development and conversion of heterogeneous materials’ mechanical testing data to the machine-readable data of uniform and standardized structures. As a basis for designing such a digital lab, the mechanical testing ontology (MTO) was developed based on the ISO 23718 and ISO/IEC 21838-2 standards for the semantic representation of the mechanical testing experiments, quantities, artifacts, and report data. The trial digitalization of materials mechanical testing lab was successfully performed by utilizing the developed tools and knowledge graph of processes for converting the various experimental test data of heterogeneous structures, languages, and formats to standardized Resource Description Framework (RDF) data formats. The concepts of data storage and data sharing in data spaces were also introduced and SPARQL queries were utilized to evaluate how the introduced approach can result in the data retrieval and response to the competency questions. The proposed digital materials mechanical testing lab approach allows the industries to access lots of trustworthy and traceable mechanical testing data of other academic and industrial organizations, and subsequently organize various data-driven research for their faster and cheaper product development leading to a higher performance of products in engineering and ecological aspects. KW - General Engineering KW - General Computer Science PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-582698 DO - https://doi.org/10.1016/j.compind.2023.104016 SN - 0166-3615 VL - 153 SP - 1 EP - 15 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-58269 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Avila Calderon, Luis A1 - Sommer, Konstantin A1 - Mohr, Gunther A1 - Evans, Alexander A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Bruno, Giovanni T1 - Evolution of Creep Damage of 316L Produced by Laser Powder Bed Fusion N2 - The damage mechanisms of metallic components produced by process laser powder bed fusion differ significantly from those typically observed in conventionally manufactured variants of the same alloy. This is due to the unique microstructures of additively manufactured materials. Herein, the focus is on the study of the evolution of creep damage in stainless steel 316L specimens produced by laser powder bed fusion. X-ray computed tomography is used to unravel the influence of the process-specific microstructure from the influence of the initial void distribution on creep damage mechanisms. The void distribution of two specimens tested at 600 °C and 650 °C is analyzed before a creep test, after an interruption, and after fracture. The results indicate that the formation of damage is not connected to the initial void distribution. Instead, damage accumulation at grain boundaries resulting from intergranular cracking is observed. KW - Creep KW - Computed Tomography KW - PBF-LB/M/316L KW - Laser Powder Bed Fusion KW - Microstructure KW - AISI 316L KW - Additive Manufacturing PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-574127 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202201581 SP - 1 EP - 9 PB - Wiley-VCH GmbH CY - Weinheim AN - OPUS4-57412 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Rehmer, Birgit A1 - Bayram, Faruk A1 - Ávila Calderon, Luis Alexander A1 - Mohr, Gunther A1 - Skrotzki, Birgit T1 - BAM reference data: Temperature-dependent Young's and shear modulus data for additively and conventionally manufactured variants of Ni-based alloy Inconel IN718 N2 - The elastic properties (Young's modulus, shear modulus) of Ni-based alloy Inconel IN718 were investigated between room temperature and 800 °C in an additively manufactured variant (laser powder bed fusion, PBF‑LB/M) and from a conventional process route (hot rolled bar). The moduli were determined using the dynamic resonance method. The data set includes information on processing parameters, heat treatments, grain size, specimen dimensions and weight, Young’s and shear modulus as well as their measurement uncertainty. The dataset was generated in an accredited testing lab using calibrated measuring equipment. The calibrations meet the requirements of the test procedure and are metrologically traceable. The dataset was audited as BAM reference data. KW - Elastic modulus KW - Young's modulus KW - Shear modulus KW - Additive manufacturing KW - IN718 PY - 2023 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.7813824 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-57287 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rehmer, Birgit A1 - Bayram, Faruk A1 - Ávila Calderon, Luis Alexander A1 - Mohr, Gunther A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Elastic modulus data for additively and conventionally manufactured variants of Ti-6Al-4V, IN718 and AISI 316 L N2 - This article reports temperature-dependent elastic properties (Young’s modulus, shear modulus) of three alloys measured by the dynamic resonance method. The alloys Ti-6Al-4V, Inconel IN718, and AISI 316 L were each investigated in a variant produced by an additive manufacturing processing route and by a conventional manufacturing processing route. The datasets include information on processing routes and parameters, heat treatments, grain size, specimen dimensions, and weight, as well as Young’s and shear modulus along with their measurement uncertainty. The process routes and methods are described in detail. The datasets were generated in an accredited testing lab, audited as BAM reference data, and are hosted in the open data repository Zenodo. Possible data usages include the verification of the correctness of the test setup via Young’s modulus comparison in low-cycle fatigue (LCF) or thermo-mechanical fatigue (TMF) testing campaigns, the design auf VHCF specimens and the use as input data for simulation purposes. KW - Elastic modulus KW - Young's modulus KW - Shear modulus KW - Additive manufacturing KW - AISI 316L KW - IN 718 KW - Ti-6Al-4V KW - Reference data KW - Temperature dependence PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-579716 DO - https://doi.org/10.1038/s41597-023-02387-6 VL - 10 IS - 1 SP - 1 EP - 9 PB - Springer Nature AN - OPUS4-57971 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Sonntag, Nadja A1 - Jürgens, Maria A1 - Uhlemann, Patrick A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Olbricht, Jürgen T1 - Experimental data from service-like creep-fatigue experiments on grade P92 steel N2 - This article refers to the research article entitled “Creep-Fatigue of P92 in Service-Like Tests with Combined Stress- and Strain-Controlled Dwell Times” [1]. It presents experimental mechanical data from complex service-like creep-fatigue experiments performed isothermally at 620 °C and a low strain amplitude of 0.2 % on tempered martensite-ferritic grade P92 steel. The data sets in text file format provide cyclic deformation (min. and max. stresses) and the total (hysteresis) data of all recorded fatigue cycles for three different creep-fatigue experiments: 1) a standard relaxation fatigue (RF) test with symmetrical dwell times of three minutes introduced at minimum and maximum strain, 2) a fully strain-controlled service-like relaxation (SLR) test combining these three-minute peak strain dwells with a 30-minute dwell in between at zero strain, and 3) a partly stress-controlled service-like creep (SLC) test combining the three-minute peak strain dwells with 30-minute dwells at constant stress. Such service-like (SL) tests with additional long-term stress- and strain-controlled dwell times are non-standard, rare, and expensive, making these data very valuable. They may be used to approximate cyclic softening in the technically relevant range, for the design of complex SL experiments, or for detailed analyses of stress-strain hystereses (e.g., for stress or strain partitioning methods, for the determination of hysteresis energies (work), inelastic strain components, etc.). In addition, the latter analyses may supply important input for advanced parametric lifetime modeling of components under creep-fatigue loading or model calibration parameters. KW - Tempered martensite-ferritic steel KW - Creep KW - Stress relaxation KW - Creep-fatigue KW - Dwell times PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-578407 DO - https://doi.org/10.1016/j.dib.2023.109333 SN - 2352-3409 VL - 49 SP - 1 EP - 9 PB - Elsevier Inc. AN - OPUS4-57840 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Rehmer, Birgit A1 - Bayram, Faruk A1 - Ávila Calderon, Luis Alexander A1 - Mohr, Gunther A1 - Skrotzki, Birgit T1 - BAM reference data: Temperature-dependent Young's and shear modulus data for additively and conventionally manufactured variants of Ti-6Al-4V N2 - The elastic properties (Young's modulus, shear modulus) of titanium alloy Ti-6Al-4V were investigated between room temperature and 400 °C in an additively manufactured variant (laser-based directed energy deposition with powder as feedstock, DED-LB/M) and from a conventional process route (hot rolled bar). The moduli were determined using the dynamic resonance method. The data set includes information on processing parameters, heat treatments, microstructure, grain size, specimen dimensions and weight, Young’s and shear modulus as well as their measurement uncertainty. The dataset was generated in an accredited testing lab using calibrated measuring equipment. The calibrations meet the requirements of the test procedure and are metrologically traceable. The dataset was audited as BAM reference data. KW - Elastic modulus KW - Young's modulus KW - Shear modulus KW - Additive manufacturing KW - Ti-6Al-4V PY - 2023 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.7813732 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-57286 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Rehmer, Birgit A1 - Bayram, Faruk A1 - Ávila Calderon, Luis Alexander A1 - Mohr, Gunther A1 - Skrotzki, Birgit T1 - BAM reference data: Temperature-dependent Young's and shear modulus data for additively and conventionally manufactured variants of austenitic stainless steel AISI 316L N2 - The elastic properties (Young's modulus, shear modulus) of austenitic stainless steel AISI 316L were investigated between room temperature and 900 °C in an additively manufactured variant (laser powder bed fusion, PBF‑LB/M) and from a conventional process route (hot rolled sheet). The moduli were determined using the dynamic resonance method. The data set includes information on processing parameters, heat treatments, grain size, specimen dimensions and weight, Young’s and shear modulus as well as their measurement uncertainty. The dataset was generated in an accredited testing lab using calibrated measuring equipment. The calibrations meet the requirements of the test procedure and are metrologically traceable. The dataset was audited as BAM reference data. KW - Elastic modulus KW - Young's modulus KW - Shear modulus KW - Additive manufacturing KW - AISI 316L PY - 2023 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.7813835 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-57288 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -