TY - CONF A1 - Welter, T. A1 - Marzok, Ulrich A1 - Reinsch, Stefan A1 - Müller, Ralf A1 - Deubener, J. T1 - Silicate glass structures with low hydrogen permeability N2 - Efficient energy provision using fuel cells requires effective hydrogen storage capacities. Glass is a material of low intrinsic hydrogen permeability and is therefore a promising material for hydrogen storage containers or diffusion barriers. Pioneer work on oxidic glasses seems to indicate a correlation between glass composition and hydrogen permeation, which was mainly derived from the behavior of silica glass. In this study, we focus on the relationship between topologic (free volume; network polymerization) and thermodynamic (configurational entropy) glass parameters. Experiments were performed well below the glass transition temperature, which excludes significant structural relaxation and chemical dissolution of hydrogen. The compositional dependence of seven glasses on the SiO2-NaAlO2 join pointed out that in fully polymerized glasses the H2 permeability cannot be solely derived from the total free volume of the glass structure. Hence, evidence is provided that the size distribution of free volume contributes to hydrogen diffusion and solubility. Additionally, results indicate that hydrogen permeability of the glasses is affected by the configurational heat capacity ΔCp at Tg. T2 - 15th International Conference on the Physics of Non-Crystalline Solids & 14th European Society of Glass Conference CY - Saint Malo, France DA - 09.07.2018 KW - Diffusion coefficient KW - 3D glass structure model KW - Glass composition KW - Hydrogen permeation PY - 2018 AN - OPUS4-45911 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Werner, Tiago A1 - Madia, Mauro A1 - Sommer, Konstantin A1 - Sprengel, Maximilian A1 - Zerbst, Uwe T1 - Short fatigue crack propagation in L-PBF 316L stainless steel N2 - Fracture mechanics is a key to fatigue assessment in AM metal components. Short fatigue cracks are initiated at defects and pronounced surface roughness intrinsic to AM. The subsequent crack-propagation is strongly influenced by microstructural interactions and the build-up of crack-closure. The aim of the present study is to give an insight into short-crack propagation in AM-metals. Fatigue crack propagation resistance curves were determined experimentally for AISI 316L manufactured by Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) which was heat treated at three different temperatures. Differences in the build-up of the fatigue-crack propagation threshold in between the L-PBF specimens and compared to wrought material are due to the residual stress states, a pronounced roughness of the crack-faces in the L-PBF specimens and phase transformation in the vicinity of the crack-tip, resulting in increased crack-closure. This, together with crack-branching found along the crack path, enhances the resistance to the propagation of fatigue cracks. T2 - ASTM International Conference on Additive Manufacturing 2020 CY - Online meeting DA - 16.11.2020 KW - Additive Manufacturing KW - Cyclic R-Curve KW - Component assessment KW - L-PBF KW - 316L KW - Residual Stress KW - Fatigue Crack Growth PY - 2020 AN - OPUS4-51585 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mishurova, Tatiana A1 - Artzt, K. A1 - Rehmer, Birgit A1 - Avila, Luis A1 - Haubrich, J. A1 - Serrano Munoz, Itziar A1 - Requena, G. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Separation of the impact of residual stress and microstructure on the fatigue performance of LPBF Ti-6Al-4V at elevated temperature (Keynote) N2 - Ti-6Al-4V alloy is intensively used in the aerospace industry because of its high specific strength. However, the application of Laser Powder Bed Fusion (LPBF) Ti-6Al-4V alloy for structurally critical load-bearing components is limited. One of the main limiting factors affecting the structural integrity, are manufacturing defects. Additionally, the high cooling rates associated with LPBF process result in the formation of large residual stress (RS) with complex fields. Such RS can cause cracking and geometrical distortions of the part even right after production. Also, the microstructure of LPBF Ti-6Al-4V in the as-built condition is significantly different from that of the conventionally produced alloy. All these factors affect the mechanical behavior of the material. Therefore, to improve the material performance it is important to evaluate the individual effect of RS, defects, and microstructure on fatigue life. To this aim Ti-6Al-4V LPBF material in as-built condition and subjected to different post-processing, including two heat treatments (for stress relief and microstructural modification) and Hot Isostatic Pressing (HIP, for densification), were investigated. Prior to fatigue tests at elevated temperature, the microstructure, the mesostructure, and subsurface RS on the fatigue samples were investigated. It was found that the fatigue performance of HIPped samples is similar to that of conventionally produced Ti-6Al-4V. The tensile RS found at the surface of as-built samples decreased the fatigue life compared to heat-treated samples. Additionally, the modification of the microstructure (by heat treatment) did not affect the fatigue performance in the regime of mostly elastic strain. This shows that in the absence of tensile RS the manufacturing defects solely control the failure of LPBF components and densification has the strongest effect on the improvement of the mechanical performance. T2 - EUROMAT 2021 CY - Online meeting DA - 12.09.2021 KW - Additive manufacturing KW - Ti-6Al-4V KW - Residual stress KW - Fatigue performance PY - 2021 AN - OPUS4-53278 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Maiwald, Michael A1 - Prager, Jens A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Schukar, Marcus A1 - Strohhäcker, J. A1 - Bresch, Sophie T1 - Sensoren und Analytik für Sicherheit und Prozesskontrolle in Wasserstofftechnologien N2 - Der Beitrag behandelt verschiedene Themen aus dem H2Safety@BAM-Kompetenzfeld Sensorik, Analytik und zertifizierte Referenzmaterialien (SensRef) mit Schwerpunkt auf Mess- und Prüfverfahren, die verschiedene Analyseverfahren, Sensortechnologien und Ultraschallwellen nutzen. Ein Teil davon ist das Euramet-Vorhaben "MefHySto" zur Metrologie der Wasserstoffspeicherung. Des Weiteren werden Verfahren zur Erkennung von freigesetztem Wasserstoff und zur Bestimmung des Wasserstoff-Luftverhältnisses mithilfe von Gassensoren behandelt. Ein weiterer Aspekt ist die zerstörungsfreie Fehlstellenerkennung mit einem integrierten Zustandsüberwachungssystem, das auf geführten Ultraschallwellen basiert und zur Überwachung der Lebensdauer von Composite-Behältern (Wasserstoffspeicher) dient. Zudem wird die Anwendung faseroptischer Sensorik zur Schadenfrüherkennung an Wasserstoffspeichern diskutiert. Dabei werden erkennbare Dehnungsänderungen an Druckbehältern als Indikatoren genutzt. T2 - DVGW-Kongress "H2 Sicherheit" CY - Online meeting DA - 15.03.2023 KW - Faseroptische Sensorik KW - Gassensorik KW - Geführte Ultraschallwellen KW - Leckdetektion KW - Metrologie zur Wasserstoffspeicherung KW - Structural Health Monitoring (SHM) KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - SensRef KW - H2Safety@BAM PY - 2023 AN - OPUS4-57529 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Maiwald, Michael A1 - Bresch, Sophie A1 - Prager, Jens A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Schukar, Marcus A1 - Munzke, Dorit A1 - Duffner, Eric A1 - Eisermann, René A1 - Schoppa, André A1 - Szczepaniak, Mariusz A1 - Strohhäcker, J. A1 - Mair, Georg T1 - Sensoren und Analytik für Sicherheit und Prozesskontrolle in Wasserstofftechnologien N2 - Der Beitrag beinhaltet Themen vom H2Safety@BAM-Kompetenzfeld Sensorik, Analytik und zertifizierte Referenzmaterialien (SensRef) mit Fokus auf Mess- und Prüfverfahren mit verschiedenen Sensortechnologien und Ultraschallwellen: Metrologie zur Wasserstoffspeicherung - Euramet-Vorhaben "MefHySto", Erkennung von freigesetztem Wasserstoff sowie die Bestimmung des Wasserstoff-Luftverhälntisses mit Gassensoren, zerstörungsfreie Fehlstellenerkennung mit integriertem Zustandsüberwachungssystem basierend auf geführten Ultraschallwellen zur Lebensdauerüberwachung von Composite-Behältern (Wasserstoffspeicher) sowie faseroptische Sensorik zur Schadenfrüherkennung von Wasserstoffspeichern aufgrund erkennbarer Dehnungsänderungen an Druckbehältern. T2 - DVGW Kongress H2 Sicherheit CY - Online meeting DA - 23.11.2022 KW - H2Safety@BAM KW - SensRef KW - Faseroptische Sensorik KW - Gassensorik KW - Geführte Ultraschallwellen KW - Leckdetektion KW - Metrologie zur Wasserstoffspeicherung KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Structural Health Monitoring (SHM) PY - 2022 AN - OPUS4-56683 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Mieller, Björn A1 - Maiwald, Michael A1 - Kipphardt, Heinrich A1 - Tuma, Dirk A1 - Prager, Jens A1 - Schukar, Marcus A1 - Strohhäcker, J. T1 - Sensoren und Analytik für Sicherheit und Prozesskontrolle in Wasserstofftechnologien N2 - Die Nutzung von Sensortechnologien, insbesondere im Bereich der Gasdetektion mit einem Schwerpunkt auf Wasserstoff, spielt eine entscheidende Rolle in verschiedenen Anwendungsbereichen der Wasserstofftechnologie. Sicherheitsüberwachung, Leckdetektion und Prozesskontrolle gehören zu den prominenten Anwendungsgebieten dieser Sensortechnologien. Ein zentrales Ziel ist die Erkennung von freigesetztem Wasserstoff sowie die genaue Bestimmung des Wasserstoff-Luftverhältnisses mithilfe von Gassensoren. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um potenzielle Gefahren frühzeitig zu erkennen und angemessene Maßnahmen zu ergreifen. Ein weiterer Schwerpunkt dieses Beitrags liegt auf der Analytik und der Verwendung zertifizierter Referenzmaterialien in Verbindung mit Metrologie für die Wasserstoffspeicherung. Dies gewährleistet eine präzise und zuverlässige Charakterisierung von Wasserstoff und unterstützt die Entwicklung sicherer Speichertechnologien. Im Rahmen des Euramet-Vorhabens Metrology for Advanced Hydrogen Storage Solutions (MefHySto) wird eine Kurzvorstellung präsentiert. Der Vortrag stellt zwei zerstörungsfreie Prüfverfahren zum strukturellen Zustandsüberwachung (Structural Health Monitoring, SHM) für Wasserstofftechnologien vor. Insbesondere die Fehlstellenerkennung mittels geführter Ultraschallwellen spielt eine bedeutende Rolle bei der Lebensdauerüberwachung von Wasserstoffspeichern. Ein weiterer Aspekt ist die Anwendung faseroptischer Sensorik zur Schadensfrüherkennung von Wasserstoffspeichern. Diese zerstörungsfreien Prüfverfahren ermöglichen eine präzise und frühzeitige Identifizierung von Schäden, was die Sicherheit und Effizienz von Wasserstoffspeichersystemen entscheidend verbessert. T2 - DVGW Kongress H2 Sicherheit CY - Online meeting DA - 15.11.2023 KW - H2Safety@BAM KW - Gassensorik KW - Metrologie KW - zertifizierte Referenzmaterialien KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Ultraschall KW - Faseroptik PY - 2023 AN - OPUS4-59230 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simkin, Roman A1 - Kranzmann, Axel A1 - Pfennig, Anja T1 - Selective oxidation of FeCr and FeCrCo model alloys in dry synthetic air N2 - The life time of mechanical components in high temperature applications is basically determined by their workings. Corrosion determines the loss of material corresponding to the loss of the effective load-bearing section and consequently increasing stress levels. To improve the material selection for such applications a numerical life prediction corrosion model for different alloys and environments is needed. Based on the ferritic alloys FeCr and FeCrCo a first quantitative model is to be developed. For this purpose, the alloys are aged at 600 °C, 650 °C and 700 °C in synthetic air under normal pressure for between 10 and 240 hours. The first objective is to establish a quantitative relationship between the oxidation rate as a function of composition and microstructure of the alloys. The influence of the inner interface as an essential parameter for transport by diffusion on the oxidation kinetics is discussed in this paper. T2 - EUROCORR 2019 CY - Sevilla, Spain DA - 09.11.2019 KW - High temperature corrosion KW - Ooxidation KW - Synthetic air KW - Modeling KW - FeCr- alloys PY - 2019 AN - OPUS4-49465 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk A1 - Klinger, Christian A1 - Roth, Jonas T1 - Schadensanalyse an Fahrradkomponenten - Fraktographie, Ursachen, Prävention N2 - Komponenten von Fahrrädern werden im Betrieb vorwiegend schwingend beansprucht. Typische Werkstoffe sind Stahl, Aluminiumlegierungen, Messing, CFK und thermoplastische Kunststoffe. Da es sich, unabhängig von der Preiskategorie, um konstruktiven Leichtbau handelt, werden einige Bauteile betriebsfest mehr oder weniger weit oberhalb der Dauerfestigkeit ausgelegt. Die im normalen Betrieb auftretenden Schäden sind daher weit überwiegend Schwingbrüche. Andere Schadensmechanismen wie z.B. Korrosion spielen quantitativ eine untergeordnete Rolle. Schwingbrüche treten nach einer Periode unbemerkten Risswachstums oft ohne Vorwarnung und ohne makroskopische Verformung auf. Im Falle von sicherheitsrelevanten Komponenten wie Rahmen, Gabeln, Lenkern, Sattelstützen, Kurbelarmen oder Pedalen kann dies zu erheblichen Personenschäden führen, die den Wert des ursächlichen Bauteilschadens weit überschreiten. Über einen langjährigen Zeitraum wurden gebrochene Komponenten aus dem Alltag und aus Gerichtsverfahren analysiert. Das Hauptaugenmerk lag hierbei auf der fraktographischen Analyse, teilweise wurden die zu Grunde liegenden Schadensursachen ermittelt. Einflussfaktoren sind beispielsweise konstruktive Kerben an ungünstigen Stellen, aber auch Werkstoffwahl und Fertigungsqualität spielen eine Rolle. In den meisten Fällen wurde jedoch die konstruktive Lebensdauer überschritten. Diese wird praktisch nie mitgeteilt, und eine wiederkehrende Prüfung sicherheitsrelevanter Bauteile findet nicht statt. Im Sinne der Vermeidung von Schäden und Unfällen könnte darauf hingewirkt werden, für sicherheitsrelevante Komponenten Lebensdauern besser abzuschätzen und von der Laufleistung abhängige Sichtprüfungen zu empfehlen. T2 - DGM Tagung Werkstoffprüfung CY - Dresden, Germany DA - 26.10.2022 KW - Fraktographie KW - Fahrrad KW - Lebensdauer KW - Öffentliche Sicherheit KW - Schadensanalyse KW - Schadensprävention PY - 2022 AN - OPUS4-56122 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker A1 - Ghafafian, Carineh T1 - Scarf-joint repairs under fatigue loading investigated for sandwich shell applications N2 - Wind turbine rotor blades are produced as aerodynamic, three-dimensionally formed sandwich shell structures using mainly glass fiber reinforced plastics (GFRP). The GFRP used today have the potential to withstand the harsh operating conditions of rotor blades over the projected service life of 20 years. Premature damages that occur can be traced primarily back to design and/or manufacturing imperfections, as well as unusually high load scenarios (for instance lightning strikes, or strong winds combined with system control errors). Therefore, rotor blades have to be repaired several times (on average 2-3 times) during their projected service life. Approximately 70% of these are repairs of small- to medium-sized sandwich shells, carried out by technicians directly accessing the blade by suspended roping at the wind turbine location. The goal is to execute repairs that will last over the remaining service life, i.e. be sustainable. Within the framework of a research project carried out at BAM, Division 5.3 Polymer Matrix Composites, Department 5 for Materials Engineering, not only was the geometric shape (round vs. square in relation to the top view) varied, but also the layup of the scarf repair structure, variables that have not been studied systematically to-date. Sub-component scale sandwich shell specimens with representative repairs were used in this work in addition to coupon-scale specimens that are more commonly seen in literature. These sub-component shell specimens were tested using a unique shell test bench under loading conditions representative of wind turbine blade shell operating conditions with respect to fatigue strength. Using non-destructive testing methods (field strain measurement and thermography), damage development and distribution was monitored and analyzed in-situ. As a result, a concept was developed in which the repaired areas showed at least equivalent if not higher fatigue strength than the reference shells that were not repaired. T2 - ICFC9 - The 9th International Conference on the Fatigue of Composites CY - Vicenza, Italy DA - 21.06.2023 KW - Repair of sandwich shell structures KW - Non-destructive testing KW - Wind turbine blades PY - 2023 AN - OPUS4-57929 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kuchenbecker, Petra T1 - Sample Preparation of Nano-Powders for Particle Size Determination N2 - The use of increasingly finer starting powders up to nanopowders can also be observed in the field of ceramics. Their advantages consist, for example, in their lower activation energy, an increase in strength or unique optical properties. However, handling and characterization of the powders are much more difficult. The main reason for this is the very high adhesive forces between the particles and between particles and other surfaces, too. Therefore, submicron and even more so nanoparticles tend to agglomerate and their separation into primary particles during sample preparation prior to particle sizing is of particular challenge. A representative measurement sample is only obtained when it no longer contains agglomerates. The evaluation of the dispersion process and a decision on whether it was successful thus increases in importance for the reliability of the measurement results of particle sizing. The presentation uses examples to show possible approaches and provides information on possible sources of error. It is shown that successful granulometric characterisation of fine powders requires both an improved dispersion technique and very often an effective combination of two or more measurement methods. T2 - 96. Jahrestagung der Deutschen Keramischen Gesellschaft CY - Online Meeting DA - 19.04.2021 KW - Agglomerates KW - Nano-powder KW - Dispersion process PY - 2021 AN - OPUS4-52503 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -