TY - CONF A1 - Nützmann, Kathrin A1 - Menneken, Martina A1 - Agudo Jácome, Leonardo A1 - Stephan-Scherb, Christiane T1 - Orientation dependent corrosion N2 - Ferritic-martensitic Fe-Cr alloys are widely utilised as materials for high temperature applications such as super heater tubes in coal, biomass or co-fired power plants. Various corrosive gases are produced in combustion processes, but especially SO2 is known to cause catastrophic application failure. In order to understand the effect of orientation and grain size of the alloy on the initial corrosion processes we analysed metal coupons of Fe-Cr- alloys (2-13 wt. % Cr) by electron backscattered diffraction (EBSD) before and after exposure to SO2 containing atmospheres in 650°C for short time spans (2 min – 12 h). An infra red heated furnace with integrated water-cooling was used for the ageing procedures to conduct short time experiments and to keep the reaction products in a ‘frozen’ state. EBSD characterization of oxides formed on the surface of the alloys showed a topotactic relationship between grain orientation of the alloys and the oxides. With increasing scale thickness this relation diminishes possibly due to lattice strain. There appears to be no correlation between oxide growth and absolute, initial orientation, grain size, or the quality of polishing. An initially topotactic relationship between scale and steel had been already described for the formation of magnetite in hot steam environments, indicating that the initial corrosion mechanisms are mainly depending on the presence of Oxygen, and not changed by the presence of Sulphur. However, Sulphur is incorporated into the oxide scale in the low Cr alloy, and mainly observable in the inner corrosion zone for the higher alloyed material. Furthermore, oxides formed directly on grain boundaries in higher Cr alloyed materials are enriched in Cr compared to oxides on grain faces. T2 - EFC Workshop Dechema CY - Frankfurt am Main, Germany DA - 26.09.2018 KW - Crystal Orientation KW - High Temperature Corrosion PY - 2018 AN - OPUS4-47279 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sommer, Konstantin A1 - Kranzmann, Axel A1 - Reimers, W. T1 - Microstructure characterization of additive produced parts N2 - Due to the advantages of additive manufacturing (AM), it has been increasingly integrated into many industrial sectors. The application of AM materials for safety-critical parts requires the detailed knowledge about their microstructure stability under thermo-mechanical or mechanical load and knowledge on ageing process mechanisms. Ageing processes are characterized by change of the material microstructure that is to be initially investigated. This work deals with the Investigation of 316L stainless steel manufactured by selective laser melting (SLM). Describing Parameters must be defined and applied on the microstructure of these materials in their initial state and after loads were applied. The findings of this work form the basis for the investigation of AM material ageing. T2 - FEMS Junior EUROMAT 2018 CY - Budapest, Hungary DA - 08.07.2018 KW - Additive manufacturing KW - Selective laser melting KW - 316L KW - Material characterization KW - Microstructure PY - 2018 AN - OPUS4-47176 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Le, Quynh Hoa A1 - Bäßler, Ralph A1 - Knauer, S. A1 - Kratzig, Andreas A1 - Bettge, Dirk A1 - Kranzmann, Axel T1 - Droplet corrosion of CO2 transport pipeline steels N2 - In this work, the focus was set on the corrosion process of condensate as drops on the surface of carbon steels (X52, X70), martensitic steel UNS S41500, and superaustenite UNS 08031 in CO2 atmosphere with impurities at 278 K (to simulate the transportation condition in a buried pipeline). Exposure tests were performed at both normal pressure and high pressure where CO2 is supercritical or in dense phase. The drop, 1 ‑ 10 µL in volume, was prepared by dropping CO2 saturated ultra-pure water onto the surface of steel coupons in a one-liter-autoclave. The CO2 gas stream, simulating the oxyfuel flue gas with varying concentration of impurities (SO2 and O2), was then pumped into the autoclave to observe the condensation and corrosion impacts of impurities. Comparable exposure tests were carried out with the same gas mixture and the same volume of water as vapor to observe the drop formation and the corrosion process that follows. The wettability and stability of drops on the surface of steel coupons in CO2 supercritical/dense phase environment was evaluated additionally by contact angle measurement. T2 - NACE 2018 CY - Phoenix, Arizona, USA DA - 15.04.2018 KW - Droplet corrosion KW - CCUS KW - Supercritical/dense phase CO2 KW - Carbon steels KW - Martensitic steel KW - Superaustenite steel PY - 2018 AN - OPUS4-44767 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Jürgens, Maria A1 - Mosquera Feijoo, Maria A1 - Agudo Jácome, Leonardo A1 - Roohbakhshan, Farshad A1 - Saliwan Neumann, Romeo A1 - Nolze, Gert A1 - Fedelich, Bernard A1 - Kranzmann, Axel A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Performance of 9-12%Cr steels under cyclic loading and cyclic oxidation conditions N2 - 9-12% Cr ferritic-martensitic stainless steels are widely used as high temperature construction materials in power plants due to their excellent creep and oxidation resistance. The growing share of renewable energy sources in power generation forces many of these plants into more flexible operation with frequent load shifts or shutdowns. These cyclic operation profiles constitute a major lifetime issue. The present contribution reports on current findings obtained in a multidisciplinary project which combines cyclic mechanical and cyclic oxidation testing with detailed microstructural analyses. Mechanical analyses are carried out on P92 and P91 steel grades to give an overview of softening phenomena and lifetimes obtained in isothermal cyclic loading (low cycle fatigue, LCF), non-isothermal cyclic loading (thermo-mechanical fatigue, TMF), and service-like combinations of creep and fatigue periods (creep-fatigue interaction). Oxidation testing focuses on the grades P92 and VM12 with the intention of clarifying the impact of frequent passes through intermediate temperature levels on the kinetics of steam-side oxidation and the characteristics of the evolving oxide scales. An attempt is made to evaluate their composition, strength, integrity and adhesion after up to 250 temperature cycles. Flat coupons as well as curved tube sections are tested to assess the mutual influence of geometry on oxide scale integrity. Complementary microstructural investigations by scanning and transmission electron microscopy plus EBSD are used for phase identification and substrate/oxide interface characterisation. The evolutions of grain size and dislocation density under different test conditions are quantified. T2 - International Conference on Power Plant Operation & Flexibility CY - London, UK DA - 04.07.2018 KW - Ferritic-martensitic steels KW - Low cycle fatigue KW - Thermo-mechanical fatigue KW - Cyclic oxidation PY - 2018 AN - OPUS4-47115 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Jürgens, Maria A1 - Agudo Jácome, Leonardo A1 - Nolze, Gert A1 - Roohbakhshan, Farshad A1 - Fedelich, Bernard A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Cyclic loading and creep-fatigue performance of P92 N2 - 9-12% Cr ferritic-martensitic stainless steels are widely used as high temperature construction materials in power plants due to their excellent creep and oxidation resistance. The growing share of renewable energy sources in power generation forces many of these plants into more flexible operation with frequent load shifts or shutdowns. These cyclic operation profiles constitute a major lifetime issue. The present contribution reports on current findings obtained in a multidisciplinary project which combines cyclic mechanical and cyclic oxidation testing of different 9-12% Cr grades with detailed microstructural analyses. Mechanical analyses are carried out on P92 and P91 steel grades to give an overview of softening phenomena and lifetimes obtained in isothermal cyclic loading (low cycle fatigue, LCF), non-isothermal cyclic loading (thermo-mechanical fatigue, TMF), and service-like combinations of creep and fatigue periods. Complementary microstructural investigations by scanning and transmission electron microscopy plus EBSD are used for phase identification, substrate/oxide interface characterization and quantification of the microstructure evolution under cyclic conditions. T2 - 44th MPA-Seminar CY - Leinfelden/Stuttgart, Germany DA - 17.10.2018 KW - Ferritic-martensitic steels KW - Fatigue KW - Creep-fatigue PY - 2018 AN - OPUS4-47116 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klinger, Christian A1 - Bettge, Dirk A1 - Ell, Matthias T1 - Failure analysis on medical implants N2 - The application of implants e.g. for osteosynthesis or substitution of worn out joints is common practice since decades. Successes in surgery and orthopedics are highly dependent on the use of artificial parts for implanting into the human body. Over the years the number of surgical procedures and the number of different implants were growing rapidly. Implants, however, are exposed to complex mechanical, corrosive and tribological loads along with restriction in geometric dimension. While being essentially successful, the sheer number of cases leads to a rising number of implant failures. Such failures are painful for the affected patients and are very costly. The failure cases presented in this paper occurred from 1981 to 2016. The predominant failure mechanism of all kinds of implants is fatigue fracture. Fatigue cracks are initiated due to a whole bunch of reasons: Material defects and fabrication defects are rare events. The main factors are cyclic overload due to improper fitting with delayed bone healing, corrosion and unauthorized modification of the implant during surgery T2 - Int. Conf. on Engineering Failure Analysis 2018 CY - Budapest, Hungary DA - 08.07.2018 KW - Implant failures KW - Complex loading KW - Fatigue fracture PY - 2018 AN - OPUS4-50198 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wander, Lukas A1 - Braun, Ulrike A1 - Becker, Roland A1 - Maiwald, Michael A1 - Paul, Andrea T1 - Mikroplastikanalyse: Nahinfrarotspektroskopie und chemometrische Auswertung N2 - Für die Erfassung der Verbreitung von Mikroplastik (MP) in der Umwelt ist die zeit- und kostenaufwendige Analysestrategie und der damit verbundene geringe Probendurchsatz eine limitierende Größe. Eine große Zahl verschiedener Studien dokumentriet das Auftreten von MP über den gesamten Globus. Meist sind die Studien aufgrund des großen analytischen Aufwands auf exemplarische, stichpunktartige Untersuchungen kleiner Umweltaliquoten und zahlenmäßig kleiner Probenumfänge begrenzt. Um die Verbreitung, die Eintragspfade und den Verbleib von MP in der Umwelt besser zu verstehen und effektive Vermeidungsstrategien abzuleiten, ist es jedoch notwendig, analytisch mehr Proben erfassen zu können. Bildgebende mikro-spektroskopische Methoden wie das Raman- und FTIR-Imaging ermöglichen eine zeitaufwendige, umfassende Charakterisierung kleiner Umweltaliquoten. Neben der Partikelanzahl sind zusätzlich Informationen zu Partikelgröße, Größenverteilung und Oberflächenmorphologie zugänglich. Chemische und thermische Extraktionsverfahren sind bereits deutlich schneller und können diese Informationen durch eine Massenbilanz vervollständigen. Die analysierbare Probenmenge ist jedoch auf Milligramm Mengen beschränkt. Wir schlagen daher vor, die Analyse von Proben auf MP durch ein vorangestelltes Screening mit der Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS) zur komplementieren. In diesem wird bereits eine erste Einschätzung über die Präsenz von MP in einer Probe gefällt und dadurch die wertvolle Messzeit anderer Methoden effizienter genutzt. NIR zur Analyse von Polymeren wird seit langem eingesetzt, jedoch bisher lediglich im Rahmen einer Studie zur Mikroplastikuntersuchung mittels Hyperspektraler Bildgebung beschrieben. Der NIR Spektralbereich findet sich zwischen dem sichtbaren Licht und dem mittleren Infrarot (MIR). MIR Spektren sind durch klar definierte Banden charakterisiert, welche mehrheitlich von den Grundschwingungen der Moleküle stammen. Die höheren Energien im nahen Infrarot regen hingegen Kombinations- und Oberschwingungen der Streck und Biegeschwingungen an. Die resultierenden Absorptionsbanden sind oft breit und relativ unspezifisch. Erst mit Hilfe einer computergestützten Datenauswertung lassen sich aus diesen Spektren nützliche Informationen gewinnen. Dies erklärt die steigende Popularität der NIR-Spektroskopie in der jüngeren Vergangenheit mit einem Schwerpunkt als prozessanalytische Methode. NIR Spektrometer für das industrielle Prozessmonitoring zeichnen sich durch eine kompakte und robuste Konstruktionsweise aus. Die verfügbaren faseroptischen Reflexionssonden eignen sich gut um pulverförmige Proben zu untersuchen. Der räumlich erfassbare Messbereich kann durch die Sondengeometrie variiert werden. Sind die untersuchten Partikel im Verhältnis zur abgetasteten Fläche klein, wird als spektrale Information die Summe der Absorption aller Partikel im Sichtfeld erfasst. Die Methode ist deshalb nicht für Detailuntersuchungen von MP geeignet, erlaubt es jedoch innerhalb weniger Minuten eine Einschätzung über das Vorkommen von Mikroplastik in einer Probe zu treffen. Exemplarisch wurden für diese Untersuchungen vier der am weitesten verbreiteten Kunststoffe Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP) und Polystyrol (PS) gewählt. Aus den additivfreien Polymeren wurden nach einer Kryo-vermahlung und anschließender Siebung (< 125 µm) Modellproben generiert. Die Polymere wurden dafür zu einem Massenanteil von 1 % mit einem Standardboden (LUFA2.3, gesiebt < 125 µm) vermischt. Die Gesamtmenge von 1 g je Probe wurde in Aluminiumbehältern präpariert und 8 Messungen an unterschiedlichen, zufällig gewählten Positionen vorgenommen. Die erhaltenen Spektren wurden zur Kalibrierung chemometrischer Modelle genutzt. In einem hierarchischen Ansatz wurde anhand der NIR-Spektren eine Klassifizierung vorgenommen: 1. Bestimmung ob eine Probe MP enthält (Ja/Nein). 2. Identifikation der Polymere in der Probe. Eine aussagekräftige Klassifizierung beruht auf einer Vorbehandlung der Spektren. Hierdurch werden die Unterschiede zwischen den einzelnen Polymerbanden hervorgehoben. Die Eignung der so erstellten Modelle wurde anhand eines Referenzmaterials und am Beispiel von Realproben erfolgreich getestet. Dabei zeigte sich, dass nicht nur in den erstellten Polymer-Bodenmischungen, sondern auch in den Rückständen von fermentiertem Bioabfall und in Filterrückständen einer Waschmaschine, MP richtig erkannt wurde. Weiterhin zeigten Tests mit Mikroplastik-freien Bodenproben unterschiedlicher Herkunft, dass keine falsch-positive Resultate erzeugt wurden. Alle vier untersuchten Polymere, d.h. PE, PET, PS und PP mit einem Massenanteil von 1 % in einer Bodenmatrix werden auch bei einer gemischten Polymerzusammensetzung mit der NIR-Spektroskopie erkannt. Der kombinierte Einsatz von NIRS und Chemometrie ermöglicht die Entscheidung über ein potenzielles Vorkommen sowie die Zuordnung des Materials der enthaltenen Polymerpartikel für eine Massefraktion ≥ 1 % in einer (trockenen) Probenmenge von 1 g innerhalb von 10–15 min. Der zeitaufwendige Schritt der Methode liegt hier in der Erstellung geeigneter chemometrischer Modelle sowie deren Validierung. Wesentliche Voraussetzung ist dabei, dass bei der Kalibrierung die Varianz der zu erwartenden Partikel und der Matrix realistisch abgebildet wird. T2 - GDCh Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft CY - Papenburg, Ems, Germany DA - 07.05.2018 KW - Mikroplastik KW - Nahinfrarotspektroskopie KW - Chemometrie KW - Boden PY - 2018 AN - OPUS4-44887 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altenburg, Simon A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Mohr, Gunther A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Straße, Anne A1 - Pittner, Andreas A1 - Günster, Jens A1 - Gornushkin, Igor B. A1 - Pelkner, Matthias A1 - Ehlers, Henrik A1 - Heckel, Thomas A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Seeger, Stefan A1 - Bruno, Giovanni T1 - ProMoAM - Verfahrensentwicklung für das Prozessmonitoring in der additiven Fertigung N2 - Verfahren zum in-situ Monitoring der Prozess- und Bauteilparameter sollen Fehlstellen und Inhomogenitäten bereits während der Fertigung nachweisen und zukünftig auch die Regelung der Prozessparameter ermöglichen. T2 - Challenges in Additive Manufacturing: Innovative Materials and Quality Control, Berlin Partner Workshop CY - Berlin, Germany DA - 12.09.2018 KW - Additive Fertigung KW - Prozessmonitoring KW - ProMoAM PY - 2018 AN - OPUS4-46300 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Nadammal, Naresh A1 - Kromm, Arne A1 - Saliwan Neumann, Romeo A1 - Farahbod, Lena A1 - Haberland, Christoph A1 - Portella, Pedro Dolabella T1 - Influence of support configurations on the characteristics of selective laser-melted Inconel 718 N2 - Samples fabricated using two different support configurations by following identical scan strategies during selective laser melting of superalloy Inconel 718 were characterized in this study. Characterization methods included optical microscopy, electron back-scattered diffraction and x-ray diffraction residual stress measurement. For the scan strategy considered, microstructure and residual stress development in the samples were influenced by the support structures. However, crystallographic texture intensity and the texture components formed within the core part of the samples were almost independent of the support. The formation of finer grains closer to the support as well as within the columnar grain boundaries resulted in randomization and texture intensity reduction by nearly half for the sample built on a lattice support. Heat transfer rates dictated by the support configurations in addition to the scan strategy influenced the microstructure and residual stress development in selective laser-melted Inconel 718 samples. KW - Additive manufacturing KW - Selective laser melting KW - Support configurations KW - Microstructure and texture KW - Residual stress PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1007/s11837-017-2703-1 SN - 1047-4838 SN - 1543-1851 VL - 70 IS - 3 SP - 343 EP - 348 PB - Springer CY - USA AN - OPUS4-44175 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Butz, Adam A1 - Fedelich, Bernard A1 - Rehmer, Birgit A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Crack identification by data fusion in fatigued flat specimens with through-holes - A feasibility study N2 - A numerical pre-study has shown that cracks in a flat sample featuring a drilled hole can be classified into one of three crack shape classes based on the combined evaluation of various types of test data. T2 - Fatigue 2018 CY - Poitiers, France DA - 27.05.2018 KW - LCF KW - Crack KW - Data Fusion PY - 2018 AN - OPUS4-45936 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -