TY - JOUR A1 - von Hartrott, P. A1 - Metzger, M. A1 - Rockenhäuser, Christian A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Lifetime assessment of aging materials N2 - Materials subjected to high-temperature service conditions will change their microstructure with time. Associated with this aging process is a change of mechanical properties as well as a change of damage mechanisms. Within the scope of the FVV project Aging and Lifetime, Fraunhofer IWM in Freiburg and BAM in Berlin (both Germany) experimentally characterized the widespread high-temperature aluminum alloy EN AW-2618A in different overaging states. Based on the experimental findings, models for numerical lifetime assessment with the finite-element method were implemented. KW - Aluminum alloy KW - Aging KW - Microstructure KW - Lifetime prediction KW - Damage PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1007/s38313-018-0084-7 SN - 2192-9114 VL - 79 IS - 10 SP - 64 EP - 68 PB - Springer AN - OPUS4-46065 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kuchenbecker, Petra T1 - Weiterentwicklung der VSSA-Screening-Methode zur Identifizierung von NanoPulvern N2 - Der Vortrag zeigt zwei Möglichkeiten zur Verbesserung der VSSA-Screening-Methode zur Identifizierung von Nanopulvern auf. Bisher ist das Verfahren nur für monodisperse Partikel mit idealer Kugelform valide. Die Verteilungsbreite der Partikelgröße soll durch die Nutzung des Modells einer logarithmischen Normalverteilung implementiert werden. Die Abweichung der gemessenen Partikel von einer idealen Kugel in Sphärizität, Rundheit und Rauigkeit sind über einen Morphologiefaktor MF zu berücksichtigen. An einem konkreten Beispiel werden Auswirkungen der Implementierungen rechnerisch dargestellt und mit dem bisherigen Verfahren verglichen. T2 - NanoDefine Follow-up Meeting CY - Frankfurt/ Main, Germany DA - 25.09.2018 KW - VSSA KW - Nano particle KW - Particle size KW - Nano screening PY - 2018 AN - OPUS4-46070 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ghafafian, Carineh T1 - Betriebsfestigkeit von Reparaturstellen an Rotorblättern von Windkraftanlagen N2 - Hochleistungsverbundwerkstoffe, bzw. Glasfaser-Kunststoff-Verbunde (GFK), haben sich als Leichtbauwerkstoffe für Leichtflugzeuge und Rotorblätter von Windkraftanlagen etabliert. Die hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit qualifizieren sie besonders für diese Anwendung. Während der Fertigung werden Imperfektionen häufig in die Blattschalen eingebracht. Durch Witterungseinflüsse kommt es zum Schadensfortschritt. Infolgedessen treten Schäden in der Blattschale, die den sicheren Betrieb gefährden können, weit vor der projektierten Lebensdauer von 20 Jahren auf. Da der Austausch von ganzen Blättern sehr kostintensiv ist, ist eine lokale Reparatur des geschädigten Bereichs zur Wiederherstellung der strukturellen Integrität, viel preisgünstiger. Die Reparatur von Rotorblättern ist in den letzten Jahren zu einem wichtigen Thema geworden. Derzeit werden verschiedenste Reparaturkonzepte angewendet. Eine einheitliche Reparaturvorgabe gibt es bisher nicht. Die Auswirkungen der angewendeten Reparaturkonzepte auf die Betriebsfestigkeit der Reparaturstelle sind weitestgehend unbekannt und sollen deshalb in diesem Projekt untersucht werden. Gekrümmte Voll-Laminat sowie Sandwich Prüfkörper werden mit dem Vacuum-Assisted-Resin-Infusion-Prozess (VARI) produziert. Um einen Teil einer Rotorblattschale darzustellen, sind sie als GFK aufgebaut, beziehungsweise die Sandwich Strukturen mit einem Polyvinylchlorid-Schaumkern (PVC) Kern, wie im Original. Schalenreparaturen in verschiedenen Layup-Techniken und Geometrie werden eingebracht und die Materialeigenschaften mit zyklischen Ermüdungstests untersucht. Im Projekt werden ideal im Labor erzeugte Reparaturstellen mit in der Praxis angewendeten Ausführungstechniken eines Industriepartners experimentell verglichen. Für die in-situ Detektion der Schadensentwicklung während des Ermüdungsversuches kommt ein kombiniertes Felddehnungs- und Thermografie-Kamerasystem zum Einsatz. Das mechanische Verhalten und die Schadensentwicklung in den verschiedenen reparierten Prüfkörper wird miteinander sowie mit den Referenzproben ohne Reparaturstellen verglichen. Zudem wird in numerischen Modellen für die verschiedenen Reparaturtechniken eine Spannungsanalyse durchgeführt um hinsichtlich der Betriebsbeanspruchung eine Bewertung angeben zu können. T2 - Kolloquium Luftfahrzeugbau und Leichtbau, TU Berlin CY - Berlin, Germany DA - 18.06.2018 KW - Sandwich KW - Faserverstärkte Kunstoffe KW - Betriebsfestigkeit PY - 2018 AN - OPUS4-46026 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Röhsler, Andreas T1 - Analysis of deuterium in austenitic stainless steel AISI 304L by Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry N2 - Due to their excellent combination of ductility, strength and corrosive resistance, austenitic stainless steels (ASS) are widely used in many industrial applications. Thus, these steel grades can be found as structural components in the (petro-)chemical industry, in offshore applications and more recent for storage and transport of hydrogen fuel. Steels employed for these applications are exposed to aggressive environments and hydrogen containing media. The ingress and accumulation of hydrogen into the microstructure is commonly observed during service leading to a phenomenon called “hydrogen embrittlement”. A loss in ductility and strength, the formation of cracks and phase transformations are typical features of this hydrogen-induced degradation of mechanical properties. Although, great efforts are made to understanding hydrogen embrittlement, there is an ongoing debate of the underlying mechanisms. This knowledge is crucial for the safe use and durability of components on the one side and the development of new materials on the other. Time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) was proven to be a powerful tool for depicting the distribution of the hydrogen isotope deuterium in the microstructure of austenitic and duplex steels. The combination with imaging techniques such as electron backscatter diffraction (EBSD) and scanning electron microscopy (SEM), delivering structural and morphological information, creates a comprehensive picture of the hydrogen/deuterium-induced effects in the materials. All the gathered data is treated with principal component analysis (PCA) and data fusion to enhance the depth of information. The mobility of hydrogen and deuterium in a steel microstructure is affected by external mechanical stress. To investigate the behaviour of deuterium in a strained microstructure, a new in situ experimental approach was developed. This gives the possibility of analysing samples in the SIMS instrument simultaneously to four-point-bending-tests. Specimens made from ASS AISI 304L were electrochemically charged with deuterium instead of hydrogen. This necessity stems from the difficulty to separate between artificially charged hydrogen and hydrogen existing in the pristine material or adsorbed from the rest gas in the analysis chamber. Nonetheless, similar diffusion, permeation and solubility data allow to draw qualitative conclusions from the experiments, which are relevant for the application addressed. T2 - SIMS Europe 2018 CY - Münster, Germany DA - 16.09.2018 KW - Hydrogen KW - Deuterium KW - Austenitic stainless steel KW - SIMS PY - 2018 AN - OPUS4-46029 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Orlov, Nikolai A1 - Milkin, P. A1 - Evdokimov, P A1 - Putlayev, V. A1 - Günster, Jens A1 - Nicolaides, Dagmar T1 - Bioceramics from Ca3(PO4)2 - CaKPO4 - CaNaPO4 system for bone replacement and grafting N2 - Biomaterials for bone replacement and grafting should possess sufficient strength, be bioresorbable and demonstrate osteoconductivity/osteoinductivity. Nowadays, hydroxyapatite (HA) and tricalcium phosphate (TCP) are the most widespread ceramics for bone grafting at the market, however, their resorption is reported, in some cases, to be not enough. This is why the search for more soluble ceramics compared to HA and TCP looks rather viable. A possible way to increase ceramics solubility leads to partial substitution of Ca2+-ions in Ca3(PO4)2 by alkali castions, like Na+ or/and K+. Improvement of solubility stems from decreasing lattice energy of a substituted phase, as well as increase in hydration energy of the ions releasing from the phase to ambient solution. From this viewpoint, bioceramics based on compositions from Ca3(PO4)2 - CaKPO4 - CaNaPO4 ternary system seems to be prospective for bone replacement and grafting in sense of resorption properties. At the same time, one should bear in mind that solubility level (resorbability) is governed not only by reduction of lattice energy, but also by microstructure features. Grain sizes and porosity contribute much to dissolution rate making study of sintering of aforementioned ceramics highly important. T2 - Biomaterials and Novel Technologies for Healthcare, 2nd International Biennial Conference BioMaH CY - Frascati (Rome), Italy DA - 08.10.2018 KW - Bio Ceramics KW - Bioresorbable PY - 2018 AN - OPUS4-46035 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kromm, Arne T1 - Residual stress formation in selective laser melted parts of alloy 718 N2 - Additive Manufacturing (AM) through the Selective Laser Melting (SLM) route offers ample scope for producing geometrically complex parts compared to the conventional subtractive manufacturing strategies. Nevertheless, the residual stresses which develop during the fabrication can limit application of the SLM components by reducing the load bearing capacity and by inducing unwanted distortion, depending on the boundary conditions specified during manufacturing. The present study aims at characterizing the residual stress states in the SLM parts using different diffraction methods. The material used is the nickel based superalloy Inconel 718. Microstructure as well as the surface and bulk residual stresses were characterized. For the residual stress analysis, X-ray, synchrotron and neutron diffraction methods were used. The measurements were performed at BAM, at the EDDI beamline of -BESSY II synchrotron- and the E3 line -BER II neutron reactor- of the Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie (HZB) Berlin. The results reveal significant differences in the residual stress states for the different characterization techniques employed, which indicates a dependence of the residual state on the penetration depth in the sample. For the surface residual stresses, longitudinal and transverse stress components from both X-ray and synchrotron agree well and the obtained values were around the yield strength of the material. Furthermore, synchrotron mapping disclosed gradients along the width and length of the sample for the longitudinal and transverse stress components. On the other hand, lower residual stresses were found in the bulk of the material measured using neutron diffraction. The longitudinal component was tensile and decreased towards the boundary of the sample. In contrast, the normal component was nearly constant and compressive in nature. The transversal component was almost negligible. The results indicate that a stress re-distribution takes place during the deposition of the consecutive layers. Further investigations are planned to study the phenomenon in detail. T2 - Forschungsseminar OvGU Magdeburg CY - Magdeburg, Germany DA - 15.11.2018 KW - Additive Manufacturing KW - Selective Laser Melting KW - Residual Stresses PY - 2018 AN - OPUS4-46876 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Falkenberg, Rainer A1 - Charmi, Amir T1 - Virtual-lab-based determination of a macroscopic yield function for additively manufactured parts N2 - This work presents a method for the yield function determination of additively manufactured parts of S316L steel. A crystal plasticity model is calibrated with test results and used afterwards to perform so-called virtual experiments, that account for the specific process-related microstructure including crystallographic and morphological textures. These simulations are undertaken on a representative volume element (RVE), that is generated from EBSD/CT-Scans on in-house additively manufactured specimen, considering grain structure and crystal orientations. The results of the virtual experiments are used to determine an anisotropic Barlat yield function, that can be used in a macroscopical continuum-sense afterwards. This scale-bridging approach enables the calculation of large-scale parts, that would be numerically too expensive to be simulated by a crystal plasticity model. T2 - 3. Tagung des DVM-Arbeitskreises Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen CY - Berlin, Germany DA - 07.11.2018 KW - Virtual experiments KW - Additive manufacturing KW - Anisotropy KW - Crystal plasticity KW - Scale-bridging PY - 2018 AN - OPUS4-46895 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zerbst, Uwe T1 - Defects as a root cause for fatigue failure of metallic components N2 - The Topic of the presentationis a discussion on defects which can cause failure in cyclically loaded metallic components. Although also touching Features such as material defects such as pores or micro-shrinkages, etc. and geometric defects such as surface roughness and secondary notches (which are not considered in the design process) which origin in manufacturing, and others the presentation concentrates on non-metallic inclusions. It is prefaced by an introduction to the life cycle of a fatigue crack from initiation up to fracture. Special emphasis is put on the fact that only cracks which are not arrested during one of their distinct Propagation stages can grow to a critical size. T2 - VIII. International Conference on Engineering Failure Analysis CY - Budapest, Ungarn DA - 08.06.2018 KW - Metallic components KW - Material defects KW - Micro-shrinkages PY - 2018 AN - OPUS4-46875 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Uckert, Danilo A1 - Kühn, Hans-Joachim A1 - Matzak, Kathrin A1 - Rehmer, Birgit A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Ermüdungsverhalten des warmfesten austenitischen Gusseisens EN-GJSA-XNiSiCr35-5-2 bei hoher Temperatur N2 - Die warmfeste austenitische Gusseisenlegierung EN-GJSA-XNiSiCr35-5-2 (häufig auch als Ni-Resist D-5S bezeichnet) wurde hinsichtlich ihres mechanischen Verhaltens bei hoher Temperatur charakterisiert. Dazu wurden (isotherme) niederzyklische (LCF-) und (nicht-isotherme) thermomechanische Ermüdungsversuche (TMF) zwischen Raumtemperatur und 900 °C durchgeführt. Diese Ergebnisse dienten (zusammen mit weiteren Versuchsdaten) der Kalibrierung werkstoffmechanischer Modelle. Bei den höchsten Prüftemperaturen wurde Schädigung in Form von Kriechen beobachtet und metallographisch dokumentiert. T2 - Langzeitverhalten warmfester Stähle und Hochtemperaturwerkstoffe CY - Dusseldorf, Germany DA - 30.11.2018 KW - Kriechen KW - LCF KW - Lebensdauer KW - Ni-Resist KW - Schädigung KW - TMF PY - 2018 SN - 978-3-00-061694-5 SP - 29 EP - 38 CY - Düsseldorf AN - OPUS4-46919 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Le, Quynh Hoa A1 - Knauer, S T1 - Impact of acid condensation on wetting and corrosion behavior of CO2 transport-pipeline steel N2 - Es ist allgemein akzeptiert, das Korrosion in CO2-Transport-Pipelines vernach¬lässigbar ist, solange der Wassergehalt des CO2-Stroms deutlich unter der maximal löslichen Menge liegt. Bisher gibt es keinen allgemeinen Konsens darüber, welcher maximale Wassergehalt in zu transportierendem CO2 zugelassen werden sollte. Bei einem Druck von 100 bar und im Temperaturbereich von 277 K bis 298 K beträgt die Löslichkeit von Wasser in CO2 ca. 1.900 bis 3.200 ppmv, aber die Korrosionsrate von Stählen steigt schon ab einem Wassergehalt von 500 ppmv deutlich an. Bei Anwesenheit von Begleitstoffen wie SO2, NO2 und O2, können sich HNO3, H2SO3 und H2SO4 bilden. Menge und Zusammensetzung von kondensierter Säure sind von der Gaszusammensetzung abhängig, und der Korrosionsmechanismus und die Korrosionsform sind vom Kondensationsverhalten abhängig. T2 - CLUSTER Symposium: CO2 and H2 Technologies for the Energy Transition CY - BAM, Berlin, Germany DA - 28.11.2018 KW - CCUS KW - Supercritical/dense phase CO2 KW - Carbon steels KW - Martensitic steel KW - Superaustenite steel KW - Droplet corrosion PY - 2018 AN - OPUS4-46907 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -