TY - JOUR A1 - Cao, L. A1 - Thome, P. A1 - Agudo Jácome, Leonardo A1 - Somsen, C. A1 - Cailletaud, G. A1 - Eggeler, G. T1 - On the influence of crystallography on creep of circular notched single crystal superalloy specimens N2 - The present work contributes to a better understanding of the effect of stress multiaxiality on the creep behavior of single crystal Ni-base superalloys. For this purpose we studied the creep deformation and rupture behavior of double notched miniature creep tensile specimens loaded in three crystallographic directions [100], [110] and [111] (creep conditions: 950 °C and 400 MPa net section stress). Crystal plasticity finite element method (CPFEM) was used to analyze the creep stress and strain distributions during creep. Double notched specimens have the advantage that when one notch fails, the other is still intact and allows to study a material state which is close to rupture. No notch root cracking was observed, while microstructural damage (pores and micro cracks) were frequently observed in the center of the notch root region. This is in agreement with the FEM results (high axial stress and high hydrostatic stress in the center of the notched specimen). Twinning was observed in the notch regions of [110] and [111] specimens, and <112> {111} twins were detected and analyzed using orientation imaging scanning electron microscopy. The present work shows that high lattice rotations can be detected in SXs after creep fracture, but they are associated with the high strains accumulated in the final rupture event. KW - Single crystal Ni-Base superalloys KW - Double notched creep specimen KW - Stress distribution KW - Lattice rotation KW - Cracks PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-506060 DO - https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139255 SN - 0921-5093 VL - 782 SP - 139255 PB - Elsevier B. V. AN - OPUS4-50606 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Manzoni, Anna Maria A1 - Glatzel, U. ED - Buschow, K.H.J. ED - Flemings, M.C. ED - Kramer, E.J. ED - Veyssière, P. ED - Cahn, R.W. ED - Ilschner, B. ED - Mahajan, S. T1 - High-Entropy Alloys: Balancing Strength and Ductility at Room Temperature N2 - A new race for high performance structural materials has started since the discovery of high entropy alloys at the beginning of the 21st century. The possible combination of several elements in an, until then, unknown composition space opened the ground for discovering new materials. Solid solution strengthening remains the most prominent mechanisms that is active in this family of materials, but it is supported by all other strengthening mechanism on the path to better and better performing materials. Chemical, thermal and mechanical approaches are combined to optimize these alloys. Optimum performances can be reached by using a high number of different strengthening mechanisms, induced both by composition and processing. The most prominent with composition induced mechanism is precipitation hardening, and on the processing side it is cold working such as cold-rolling, torsion or extrusion. The contribution uses tensile test data at room temperature solely for comparison – high temperature and cryogenic data are omitted because it would lead beyond the scope of this manuscript. KW - High entropy alloys KW - Compositionally complex alloys PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.11774-6 PB - Elsevier Inc. AN - OPUS4-50575 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Röhsler, Andreas A1 - Sobol, Oded A1 - Hänninen, H. A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - In-situ ToF-SIMS analyses of deuterium re-distribution in austenitic steel AISI 304L under mechanical load N2 - Hydrocarbons fuel our economy. Furthermore, intermediate goods and consumer products are often hydrocarbon-based. Beside all the progress they made possible, hydrogen-containing substances can have severe detrimental effects on materials exposed to them. Hydrogen-assisted failure of iron alloys has been recognised more than a century ago. The present study aims to providing further insight into the degradation of the austenitic stainless steel AISI 304L (EN 1.4307) exposed to hydrogen. To this end, samples were electrochemically charged with the hydrogen isotope deuterium (2H, D) and analysed by scanning electron microscopy (SEM), electron back-scatter diffraction (EBSD) and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). It was found that deuterium caused a phase transformation from the original γ austenite into ε- and α’-martensite. Despite their low solubility for hydrogen, viz. deuterium, the newly formed phases showed high deuterium concentration which was attributed to the increased density of traps. Information about the behaviour of deuterium in the material subjected to external mechanical load was gathered. A four-point-bending device was developed for this purpose. This allowed to analyse in-situ pre-charged samples in the ToF-SIMS during the application of external mechanical load. The results indicate a movement of deuterium towards the regions of highest stress. KW - ToF-SIMS KW - Hydrogen KW - Deuterium KW - AISI 304L KW - EBSD PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-505142 DO - https://doi.org/10.1038/s41598-020-60370-2 VL - 10 IS - 1 SP - 3611 PB - Nature AN - OPUS4-50514 LA - eng 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 - CONF A1 - Popiela, Bartosz A1 - Ghafafian, Carineh A1 - Trappe, Volker T1 - FEM-Analyse der Reparaturstellen an FKV-Sandwichplatten N2 - Untersuchung des Einflusses des Reparaturpatches auf das Verhalten der reparierten GFK-Sandwichproben unter Zug-, Druck- und Schubbeanspruchung. T2 - 25. Nationales SAMPE-Symposium CY - Kassel, Germany DA - 18.02.2020 KW - Rotorblätter KW - Glasfaserverstärkter Kunststoff KW - Sandwichstruktur PY - 2020 AN - OPUS4-50544 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scheuerlein, C. A1 - Andrieux, J. A1 - Michels, M. A1 - Lackner, F. A1 - Chiriac, R. A1 - Hagner, M. A1 - Di Michiel, M. A1 - Meyer, Christian A1 - Toche, F. ED - Foley, C. P. T1 - Effect of the fabrication route on the phase and volume changes during the reaction heat treatment of Nb3Sn superconducting wires N2 - Accelerator magnets that can reach magnetic fields well beyond the Nb-Ti performance limits are presently being built and developed, using Nb3Sn superconductors. This technology requires reaction heat treatment (RHT) of the magnet coils, during which Nb3Sn is formed from its ductile precursor materials (a “wind and react” approach). The Nb3Sn microstructure and microchemistry are strongly influenced by the conductor fabrication route, and by the Phase changes during RHT. By combining in situ differential scanning calorimetry, high Energy synchrotron x-ray diffraction, and micro-tomography experiments, we have acquired a unique data set that describes in great detail the phase and microstructure changes that take place during the processing of restacked rod process (RRP), powder-in-tube (PIT), and internal tin (IT) Nb3Sn wires. At temperatures below 450 ° the phase evolutions in the three wire types are similar, with respectively solid state interdiffusion of Cu and Sn, Cu6Sn5 formation, and Cu6Sn5 peritectic transformation. Distinct differences in phase evolutions in the wires are found when temperatures exceed 450 °C. The volume changes of the conductor during RHT are a difficulty in the production of Nb3Sn accelerator magnets. We compare the wire diameter changes measured in situ by dilatometry with the phase and void volume evolution of the three types of Nb3Sn wire. Unlike the Nb3Sn wire length changes, the wire diameter evolution is characteristic for each Nb3Sn wire type. The strongest volume increase, of about 5%, is observed in the RRP wire, where the main diameter increase occurs above 600 °C upon Nb3Sn formation. KW - Nb3Sn KW - Microstructure KW - Phase transformations KW - Volume changes KW - X-ray diffraction KW - Differential scanning calorimetry KW - Synchrotron micro-tomography PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-505128 DO - https://doi.org/10.1088/1361-6668/ab627c VL - 33 IS - 3 SP - 034004 PB - IOP Publishing CY - Bristol (UK) AN - OPUS4-50512 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Erdmann, Maren A1 - Niebergall, Ute A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Böhning, Martin T1 - Evaluation of UV-induced embrittlement of PE-HD by Charpy impact test N2 - The impact fracture behavior of two common high-density polyethylene grades for container applications were intensively studied by the instrumented Charpy impact test after well-defined exposure to UV-irradiation. Individual stages of the impact event, such as crack initiation and crack propagation energy as well as maximum impact load, were investigated from the recorded load–deflection curves. UV-induced material property changes were further investigated by infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, and dynamic-mechanical analysis as well as density measurements. Based on the results of the Charpy impact test, three indicators were identified to describe the extend of photooxidation on high-density polyethylene: (a) a reduced Charpy impact strength—at least to half of its initial value for a distinctly brittle impact fracture, (b) a marked decrease in the crack propagation contribution to the impact strength, and (c) an increase of the brittle features of the fracture surface. KW - Degradation KW - Mechanical properties KW - Packaging KW - Polyolefins KW - Polyethylene PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-509130 DO - https://doi.org/10.1002/APP.49069 SN - 0021-8995 VL - 137 IS - 36 SP - 49069 PB - Wiley AN - OPUS4-50913 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bresch, Sophie A1 - Mieller, Björn A1 - Schönauer-Kamin, D. A1 - Moos, R. A1 - Reimann, T. A1 - Giovannelli, F. A1 - Rabe, Torsten T1 - Influence of pressure and dwell time on pressure‐assisted sintering of calcium cobaltite N2 - Calcium cobaltite Ca3Co4O9, abbreviated Co349, is a promising thermoelectric material for high‐temperature applications in air. Its anisotropic properties can be assigned to polycrystalline parts by texturing. Tape casting and pressure‐assisted sintering (PAS) are a possible future way for a cost‐effective mass‐production of thermoelectric generators. This study examines the influence of pressure and dwell time during PAS at 900°C of tape‐cast Co349 on texture and thermoelectric properties. Tape casting aligns lentoid Co349. PAS results in a textured Co349 microstructure with the thermoelectrically favorable ab‐direction perpendicular to the pressing direction. By pressure variation during sintering, the microstructure of Co349 can be tailored either toward a maximum figure of merit as required for energy harvesting or toward a maximum power factor as required for energy harvesting. Moderate pressure of 2.5 MPa results in 25% porosity and a textured microstructure with a figure of merit of 0.13 at 700°C, two times higher than the dry‐pressed, pressureless‐sintered reference. A pressure of 7.5 MPa leads to 94% density and a high power factor of 326 µW/mK2 at 800°C, which is 11 times higher than the dry‐pressed reference (30 MPa) from the same powder. KW - Hot pressing KW - Texture KW - Thermoelectric properties PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-515973 DO - https://doi.org/https://doi.org/10.1111/jace.17541 SN - 0002-7820 VL - 104 IS - 2 SP - 917 EP - 927 PB - Wiley Periodicals LLC AN - OPUS4-51597 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klingelhöffer, Hellmuth T1 - Temperaturschwankungen an Extensometern - ein vielfach vernachlässigtes Thema N2 - Extensometer sind seit Jahrzehnten im Einsatz und bilden die Basis für eine präzise Dehnungsmessung in werkstoffmechanischen Versuchen. Jedoch ist die Temperaturstabilität von Extensometern häufig noch nicht ausreichend beachtet worden, um Fehler verursacht durch Temperaturschwankungen zu minimieren. Dieses wird derzeit nicht nur in Deutschland, sondern auch international zunehmend diskutiert. Datenblätter von Extensometern sind teils unvollständig besonders hinsichtlich von Temperatureinflüssen. Extensometer für den Einsatz bei höheren Temperaturen sollen z.B. laut Normen für dehnungsgeregelte Ermüdungsversuche mit Luft oder Wasser aktiv gekühlt werden. Jedoch schreiben die Normen keine Temperatur-Toleranzen für Extensometer vor. Dehnungsfehler verursacht durch Temperaturschwankungen am Extensometer bleiben meist verborgen, da die Temperatur des Extensometers standardmäßig gar nicht gemessen wird. Die Ursache von Einflüssen zur Temperaturstabilität von Extensometern wird erläutert. Ein einfaches Rechenbeispiel zeigt die Empfindlichkeit von Extensometern gegenüber Temperaturschwankungen und die Auswirkungen auf den Dehnungsfehler. Lösungsmöglichkeiten zur Optimierung werden aufgezeigt. Der Anwender von Extensometern soll sensibilisiert werden, um der Temperaturstabilität von Extensometern sowohl hinsichtlich Herstellerspezifikationen als auch bei der Anwendung von Extensometern im Prüflabor mehr Aufmerksamkeit zu schenken, um letztlich die Qualität von Versuchsergebnissen zu verbessern. Empfehlungen an Extensometerhersteller werden formuliert. Dieses Thema wird zukünftig auch in Prüfnormen mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden. Es werden Maßnahmen zur Verbesserung der Temperaturstabilität von Extensometern Einzug in Prüfnomen finden, um letztlich verlässlichere Versuchsergebnisse zu erhalten. Es ist beabsichtigt, eine Verbesserung der Temperaturstabilität von Extensometern z.B. bei der nächsten Revision der Prüfnormen ISO 12106 und ISO 12111 für dehnungsgeregelte LCF- und TMF-Versuche zu berücksichtigen. T2 - Werkstoffprüfung 2019 CY - Neu-Ulm, Germany DA - 03.12.2019 KW - Extensometer KW - Temperaturschwankungen KW - Dehnungsfehler PY - 2019 AN - OPUS4-49961 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klingelhöffer, Hellmuth T1 - Temperaturschwankungen an Extensometern - ein vielfach vernachlässigtes Thema N2 - Extensometer werden seit langer Zeit erfolgreich für die Ermittlung von werkstoffmecha-nischen Kennwerten eingesetzt. Allerdings wurden in den letzten Jahren immer wieder durch Temperaturschwankungen bedingte Drift an Extensometern festgestellt, die be-sonders in Langzeitversuchen zu Problemen führen können. Es wurden Ursachen für die thermische Drift von Extensometern aufgezeigt. Anhand von einem Beispiel wurde gezeigt, wie sich Temperaturschwankungen an einem Extensometer auf die Ergebnisse von werkstoffmechanischen Ermüdungsversuchen auswirken können. An einem weiteren Beispiel wurde beschrieben, dass der durch Temperaturschwankungen verursachte Dehnungsfehler eines Extensometers stark von der Höhe der Temperaturschwankung und von der Dehnungsschwingbreite abhängt und, je nach Anwendungsfall größer als 1% werden kann. Es wurde verdeutlicht, dass bisherige nach Norm vorgeschriebene Maß-nahmen oft nicht ausreichen, um Einflüsse von Temperaturschwankungen am Extenso-meter zuverlässig zu unterbinden. Vorschläge wurden aufgezeigt, um die Temperatursta-bilität von Extensometern zu verbessern. Das gesamte Temperaturmanagement von Raumtemperatur, Kühlwassertemperatur, Temperaturmessung am Extensometer etc. sollte von Grund auf neu betrachtet werden, um Verbesserungen bei der Temperatur-konstanz von Extensometern zu erlangen. Ferner wurde vorgeschlagen, Extensometer in temperaturkompensierter Ausführung zu entwickeln und zu verkaufen. Dieses sollte Ret-rofits für existierende Extensometer miteinschließen. Konkrete Maßnahmen zur Imple-mentierung in Materialprüfungsnormen müssen weiter diskutiert werden. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2019 CY - Neu-Ulm, Germany DA - 03.12.2019 KW - Extensometer KW - Temperaturschwankungen KW - Dehnungsfehler PY - 2019 SN - 978-3-88355-418-1 SP - 361 EP - 366 PB - Inventum GmbH CY - Sankt Augustin AN - OPUS4-49965 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -