TY - CHAP A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Czichos, Horst ED - Hennecke, Manfred ED - Skrotzki, Birgit T1 - Die Werkstoffklassen N2 - Es werden die vier Werkstoffklassen Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe sowie ihre Untergruppen vorgestellt. Die metallischen Werkstoffe umfassen die Eisen- wie die Nichteisenwerkstoffe und ihre Legierungen. Neben den Ingenieurkeramiken werden auch Glas und Glaskeramik, Naturstoffe und Erdstoffe sowie Baustoffe behandelt. KW - Metall KW - Keramik KW - Glas KW - Polymer KW - Verbundwerkstoff PY - 2020 SN - 978-3-662-57492-8 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-662-57492-8_28-1 SP - 1 EP - 35 PB - Springer-Verlag GmbH Deutschland CY - Berlin, Heidelberg ET - 35. AN - OPUS4-50297 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grun, Benthe Birger A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Olbricht, Jürgen ED - Christ, Hans-Jürgen T1 - Charakterisierung von Hochtemperaturwerkstoffen durch Zug- und Ermüdungsversuche an Kleinproben T1 - Characterization of high-temperature materials by tensile and fatigue tests on small specimens N2 - Die Verwendung von miniaturisierten Probengeometrien in der mechanischen Prüfung ermöglicht die Entnahme des Probenmaterials direkt aus kritischen Bereichen wie Fügeverbindungen und ermöglicht die Prüfung von kleinen Bauteilen wie additiv gefertigten Strukturen. In der vorliegenden Arbeit werden exemplarisch die Ergebnisse von vergleichenden Zug- und niederzyklischen Schwing-versuchen (LCF) an dem austenitischen Stahl AISI 316L und der Nickelbasislegierung IN718 vorgestellt. Die Prüfergebnisse der Kleinproben aus AISI 316L weisen die charakteristischen Eigenschaften des Werkstoffs auf, und die Analyse der Zug- und Ermüdungsdaten führt zu Werten, die den Literaturdaten weitgehend entsprechen. Der direkte Vergleich mit Standardprobendaten zeigt jedoch systematische Abweichungen bei Zugfestigkeit, Dehngrenze und Gleichmaßdehnung, die in diesem Beitrag diskutiert werden. N2 - The use of miniaturized specimen geometries in mechanical testing allows to extract speci-men material directly from critical areas such as weldments and to test small structures such as additively manufactured components. In the present paper, example results of comparative tensile and low-cyclic fatigue tests (LCF) on the austenitic steel AISI 316L and the nickel-based alloy IN718 are presented. The test results of the small specimens on AISI 316L show the characteristic properties of the material, and the analysis of the tensile and fatigue tests leads to values which largely correspond to literature data. However, the direct comparison with standard sample data shows systematic deviations in tensile strength, yield strength and uniform elongation, which are discussed in this paper. T2 - Werkstoffprüfung 2019 CY - Neu-Ulm, Germany DA - 03.12.2019 KW - Kleinprobenprüfung KW - Probengrößeneffekt KW - Low Cycle Fatigue KW - Zugversuch KW - AISI 316L KW - IN 718 PY - 2019 SP - 329 EP - 334 AN - OPUS4-50220 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Czichos, Horst ED - Hennecke, Manfred ED - Skrotzki, Birgit T1 - Materialprüfung N2 - Die Materialprüfung dient der Analyse der Eigenschaften, der Qualität und der Sicherheit vonMaterialien undWerkstoffen. Die häufigsten Verfahren umfassen die Analyse der chemischen Zusammensetzung und der Mikrostruktur sowie die Ermittlung von Werkstoffkennwerten. Dazu zählt auch die Bestimmung des Materialverhaltens unter verschiedenen Beanspruchungen bis hin zu komplexen Beanspruchungen. Die Verwendung von Referenzmaterialien, Referenzorganismen und Referenzverfahren dient der Zuverlässigkeit und Richtigkeit von Messungen, Prüfungen und Analysen. KW - Materialprüfung KW - Werkstoffprüfung KW - Chemische Analyse KW - Mikrostrukturuntersuchung KW - Gefügeuntersuchung KW - Werkstoffmechanische Prüfung KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Referenzmaterial KW - Referenzorganismus KW - Referenzverfahren PY - 2019 SN - 978-3-662-57492-8 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-662-57492-8_30-1 SP - 1 EP - 27 PB - Springer-Verlag GmbH CY - Berlin, Heidelberg ET - 35 AN - OPUS4-50516 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ávila Calderón, Luis Alexander A1 - Graf, B. A1 - Rehmer, Birgit A1 - Petrat, T. A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Rethmeier, Michael T1 - Characterization of Ti-6Al-4V fabricated by multilayer laser powder-based directed energy deposition N2 - Laser powder-based directed energy deposition (DED-L) is increasingly being used in additive manufacturing (AM). As AM technology, DED-L must consider specific challenges. It must achieve uniform volume growth over hundreds of layers and avoid heat buildup of the deposited material. Herein, Ti–6Al–4V is fabricated using an approach that addresses these challenges and is relevant in terms of transferability to DED–L applications in AM. The assessment of the obtained properties and the discussion of their relationship to the process conditions and resulting microstructure are presented. The quality of the manufacturing process is proven in terms of the reproducibility of properties between individual blanks and with respect to the building height. The characterization demonstrates that excellent mechanical properties are achieved at room temperature and at 400 °C. KW - AGIL KW - Laser powder-based directed energy deposition KW - Tensile properties KW - Ti-6Al-4V KW - Microstructure PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-542262 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202101333 SN - 1438-1656 SN - 1527-2648 SP - 1 EP - 15 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-54226 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Han, Ying A1 - Radners, J. A1 - von Hartrott, P. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Aluminium high temperature fatigue N2 - The studied aluminium alloy is EN AW-2618A (2618A). It is very widely used for exhaust gas turbo-charger compressor wheels. Due to long operating times, high cycle fatigue (HCF) and material aging under the influence of temperatures up to 230 °C is particularly relevant for the wheels. The wheels are typically milled from round wrought blanks. From such round blanks, different testpieces are extracted and a comprehensive series of HCF tests is conducted at room temperature. The tests investigate the materials fatigue performance in the T61 state for two load-ratios, namely R = -1 and R = 0.1. Additionally, two overaged material states are tested, accounting for the aging process the material undergoes during long operating times at high temperatures. The experimental results are evaluated and compared to each other. Furthermore, the design process of notched specimens is presented. With the notched specimens, it is aimed to quantify the notch sensitivity of the material. Relating thereto, two potential model parameters for the fatigue lifetime model are introduced. Finally, the extended research data management in this project is highlighted and its advantages for sustainable use in material science and engineering applications are shown. N2 - In diesem Projekt wird die Aluminiumlegierung EN AW-2618A (2618A) untersucht, welche sehr verbreitet in Verdichterrädern von Abgasturboladern zum Einsatz kommt. Hochzyklische Ermüdung und Werkstoffalterung bei Temperaturen von bis zu 230 °C ist bei Abgasturboladern aufgrund der langen Einsatzzeiten besonders relevant. Die Verdichterräder werden typischerweise aus geschmiedeten Rohlingen gefräst. Aus entsprechenden Rohlingen werden im Rahmen des Projekts eine Vielzahl von Proben mit unterschiedlichen Geometrien entnommen. Die Proben werden unter verschiedenen Prüfbedingungen in hochzyklischen Ermüdungsversuchen bei Raumtemperatur getestet. Zum einen wird das Ermüdungsverhalten des Werkstoffs im T61-Zustand für die zwei Belastungsverhältnisse R = -1 und R = 0,1 untersucht. Zum anderen werden zwei überalterte Materialzustände getestet. Damit soll dem Alterungsprozess Rechnung getragen werden, den das Material während langer Betriebszeiten bei hohen Temperaturen durchläuft. Die experimentellen Ergebnisse werden evaluiert und miteinander verglichen. Darüber hinaus wird der Entwurfsprozess von gekerbten Probengeometrien dokumentiert. Die gekerbten Proben sollen Aufschluss über die Kerbempfindlichkeit des Werkstoffs geben. In diesem Zusammenhang werden zwei mögliche Modellparameter für das zu entwickelnde Lebensdauermodell vorgestellt. Abschließend wird das erweiterte Forschungsdatenmanagement des Projekts beleuchtet und seine Vorteile für die nachhaltige Nutzung in materialwissenschaftlichen und ingenieurtechnischen Anwendungen aufgezeigt. T2 - FVV Frühjahrstagung 2022 CY - Würzburg, Germany DA - 31.03.2022 KW - EN AW-2618A KW - High cycle fatigue KW - Aluminium alloy PY - 2022 IS - FVV Publikationen Heft R602 SP - 617 EP - 634 PB - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) CY - Frankfurt am Main AN - OPUS4-54622 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 - JOUR A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Daum, Werner A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Altenburg, Simon A1 - Bruno, Giovanni A1 - Heckel, Thomas A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Zerbst, Uwe A1 - Kranzmann, Axel A1 - Bettge, Dirk A1 - Sommer, Konstantin A1 - Seeger, Stefan A1 - Nitsche, Michael A1 - Günster, Jens A1 - Evans, Alexander T1 - Additive manufacturing at the BAM: We focus on Safety N2 - In Germany, the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) is addressing challenges in the implementation of additive manufacturing on the industrial landscape for safety-critical applications. KW - Process development KW - Additive Manufacturing KW - In-situ Process Monitoring KW - Non-destructive Materials KW - Characterisation KW - Safety KW - Fatigue KW - Environment KW - Standardisation PY - 2019 UR - https://static.asminternational.org/amp/201910/22/ SN - 0882-7958 VL - 177 IS - 7 SP - 22 EP - 26 PB - ASM International CY - Materials Park, OH, USA AN - OPUS4-49780 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jürgens, Maria A1 - Sonntag, Nadja A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Cyclic operation performance of 9-12% Cr ferritic-martensitic steels part 1: Cyclic mechanical behavior under fatigue and creep-fatigue loading N2 - The current competitive situation on electricity markets forces power plants into cyclic operation regimes with frequent load shifts and starts/shutdowns. In the present work, the cyclic mechanical behavior of ferritic-martensitic 9-12 % Cr steels under isothermal and thermomechanical loading was investigated for the example of grade P92 material. A continuous softening was observed under all loading conditions. The introduction of hold periods to the applied cycles reduced material lifetime, with most prominent effects at technologically relevant small strain levels. The microstructural characterization reveals a coarsening of the original “martensitic” lath-type microstructure to a structure with polygonal subgrains and reduced dislocation density. The microstructural data forms the input for a physically-based modelling approach, both of which are presented in “Part 2: Microstructural Evolution during Cyclic Loading and its Representation in a Physically-based Micromechanical Model“. T2 - 45. MPA-Seminar CY - Leinfelden-Echterdingen, Germany DA - 01.10.2019 KW - Tempered Martensite Ferritic Steels KW - P92 KW - Low Cycle Fatigue KW - Thermo-Mechanical Fatigue KW - Creep-Fatigue PY - 2019 SP - 75 EP - 79 PB - MPA (Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart) CY - Stuttgart AN - OPUS4-50051 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Agudo Jácome, Leonardo A1 - Nolze, Gert A1 - Roohbakhshan, Farshad A1 - Fedelich, Bernard A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Cyclic operation performance of 9-12% Cr ferritic-martensitic steels part 2: Microstructural evolution during cyclic loading and its representation in a physically-based micromechanical model N2 - The current competitive situation on electricity markets forces conventional power plants into cyclic operation regimes with frequent load shifts and starts/shutdowns. In the present work, the cyclic mechanical behavior of ferritic-martensitic 9-12 % Cr steels under isothermal and thermomechanical loading was investigated for the example of grade P92 material. A continuous softening was observed under all loading conditions. The introduction of hold periods to the applied cycles reduced material lifetime, with most prominent effects at technologically relevant small strain levels. The microstructural characterization reveals a coarsening of the original “martensitic” lath-type microstructure to a structure with polygonal subgrains and reduced dislocation density. The microstructural data forms the input for a physically-based modelling approach. T2 - 45. MPA-Seminar CY - Leinfelden-Echterdingen, Germany DA - 01.10.2019 KW - Tempered Martensite Ferritic Steels KW - P92 KW - TEM KW - EBSD KW - Micromechanical model PY - 2019 SP - 80 EP - 85 PB - MPA (Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart) CY - Stuttgart AN - OPUS4-50052 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Rockenhäuser, Christian A1 - von Hartrott, P. A1 - Metzger, M. A1 - Karlin, J. A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Schweizer, C. T1 - Lebensdauerberechnung von Aluminium-Radialverdichterrädern unter Berücksichtigung der Werkstoffalterung N2 - Die Mikrostruktur von ausscheidungsgehärteten Aluminiumlegierungen ist von herausragender Bedeutung für ihre Festigkeit, da nur Werkstoffe mit gezielt eingestellter Mikrostruktur für Radialverdichterräder ausreichende Festigkeiten erreichen. Diese optimierte Mikrostruktur ändert sich jedoch während des Betriebs, denn die Bauteile werden bei Temperaturen eingesetzt, die nahe der Aushärtetemperatur liegen oder sogar darüber hinausgehen und folglich ist mit Alterung der Mikrostruktur und damit einhergehender Degradation der Eigenschaften zu rechnen. Diese Effekte konnten bisher in der Lebensdauervorhersage nicht berücksichtigt werden, da ihre diesbezüglichen Auswirkungen lediglich qualitativ bekannt waren. In diesem Forschungsvorhaben wurde daher für die Legierung EN AW-2618A einerseits eine sorgfältige und umfassende Charakterisierung der Gefügeentwicklung für anwendungsrelevante Temperaturen und Zeiten bis zu 25.000 h vorgenommen und andererseits eine solide Datenbasis bezüglich der mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit, Kriechwiderstand, LCF-, TMF-Verhalten) und ihren Änderungen geschaffen. Darauf aufbauend wurde ein Verfahren entwickelt, um die Genauigkeit der Lebensdauerbewertung für Abgasturbolader (ATL)-Verdichterräder aus EN AW-2618A zu verbessern. Ein zeit- und temperaturabhängiges Verformungsmodell nach Chaboche, welches die wesentlichen Phänomene der Hochtemperaturverformung und der Wechselplastizität beschreibt, wurde erweitert und berücksichtigt nun die Werkstoffalterung, indem die Festigkeit nicht nur als Funktion der Temperatur, sondern auch des Alterungszustands (d. h. des mittleren Radius der Ausscheidungen) dargestellt wird. Für die Erweiterung des Modells zur Bewertung der Ermüdungslebensdauer unter Rainflow-klassierten Betriebslastkollektiven wurde analog verfahren. Die berechnete Lebensdauer der im Verlauf des Vorhabens durchgeführten LCF- und TMF-Versuche stimmt gut mit den experimentellen Ergebnissen überein. KW - Alloy 2618A KW - Degradation KW - Dark-field transmission electron microscopy (DFTEM) KW - S-Phase KW - Aluminum PY - 2018 SP - 1 EP - 123 AN - OPUS4-44618 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -