TY - THES A1 - Schilling, Markus T1 - Environmental Stress Cracking (ESC) and Slow Crack Growth (SCG) of PE-HD induced by external fluids N2 - High-density polyethylene (PE-HD) is widely used as a packaging material. Typical applications are pipes and containers for storage and transport of dangerous goods. For these applications, the understanding of the craze-crack damage mechanisms slow crack growth (SCG) and environmental stress cracking (ESC) is of importance. Since these mechanisms are considered to be the major causes of failure, their understanding is essential for inspection and release of those materials. A well-established test method for the assessment of these damage mechanisms is the full-notch creep test (FNCT). It is used in this study for a detailed investigation of crack propagation phenomena in PE-HD container materials under the influence of different fluids such as air, water and aqueous detergent solutions (Arkopal N 100) as well as biodiesel and diesel. Based on the results of the FNCT, a classification scheme of different fluids is proposed, which allows for an assignment of the respective damage mechanisms. Hereby, it is differentiated between (i) inert, (ii) purely surface-active and (iii) additionally sorptive, bulk-active fluids with respect to SCG. If the test fluid changes the intrinsic properties (at the surface or in the bulk), the damage mechanism is addressed to ESC behavior. In FNCT investigations, stress, temperature and specimen geometry were varied systematically. In addition to the time to failure as common measure for the resistance of a PE-HD type against crack propagation, specimen elongation was considered in detail. Several imaging techniques were applied for fracture surface analysis of specimens tested in FNCT to gain novel information on SCG and ESC behavior. From height profiles obtained by laser scanning microscopy (LSM) and information on surface structures from scanning electron microscopy (SEM), indicators for the differentiation of the crack propagation mechanisms could be derived. Based on the LSM data, an algorithm for the distinction between ductile shear deformation and brittle crack growth as dominating failure mechanism was developed. Imaging techniques were also used for determination of crack propagation rates, which were related to time-resolved FNCT elongation data. From the time-resolved determination of crack lengths of partly damaged FNCT specimens, an increasing length of craze zone with a progressively propagating crack was revealed for the first time. This relation of crack and craze zones was specified by fracture mechanical considerations. N2 - Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) wird als Werkstoff für Rohre und Behälter für den Transport und zur Lagerung von Gefahrgütern verwendet. Für die Beurteilung und technische Freigabe dieser Materialien ist das Verständnis der beiden Schädigungsmechanismen „langsames Risswachstum“ (engl.: „slow crack growth“, SCG) und „umgebungsbedingter Spannungsriss“ (engl.: „environmental stress cracking“, ESC) essentiell. Eine etablierte Prüfmethode zur Bewertung dieser Schädigungsmechanismen ist der Full-Notch Creep Test (FNCT), der in dieser Arbeit zur systematischen Untersuchung des Risswachstums in PE-HD Behältermaterialien unter Einwirkung von Luft, Wasser und wässrigen Netzmittellösungen (Arkopal N 100) sowie Biodiesel und Diesel verwendet wird. Aus den Ergebnissen des FNCT wird ein Klassifikationsschema für Fluide vorgeschlagen, welches ebenfalls eine Zuordnung zu den Schädigungsmechanismen erlaubt. Hierbei wird in (i) inerte, (ii) rein oberflächen-aktive und (iii) zusätzliche sorptive, volumen-aktive Fluide hinsichtlich des langsamen Risswachstums (SCG) unterschieden. Wenn ein Fluid lokal die intrinsischen Materialeigenschaften des Polymers verändert, wird der Schädigungsmechanismus dem umgebungsbedingten Spannungsriss (ESC) zugeordnet. Bei den FNCT-Untersuchungen wurden die mechanische Spannung, die Temperatur und die Prüfkörpergeometrie systematisch variiert. Zusätzlich zur Standzeit wurde die Prüfkörperdehnung zeitabhängig erfasst. Aus einer erweiterten Bruchflächenanalyse konnten neuartige Informationen über SCG und ESC erhalten werden. Hierzu wurden verschiedene Bildgebungsverfahren verwendet. Insbesondere wurden mit Laserscanningmikroskopie (LSM) Höhenprofile und mit Rasterelektronenmikroskopie (REM) Oberflächeninformationen zur Charakterisierung der Rissfortschrittsmechanismen erhalten. Auf Basis der LSM wurde unter Zuhilfenahme von Höhenprofildaten ein Algorithmus zur Unterscheidung zwischen duktiler Scherverformung und sprödem Risswachstum als dominierende Schädigungsmechanismen entwickelt. Die aus den bildgebenden Verfahren ermittelten Rissfortschrittsraten konnten mit den Daten der während des FNCT erfassten Dehnung der Prüfkörper in Beziehung gesetzt werden. Weiterhin wurde mithilfe von zeitaufgelösten Risslängendaten erstmals eine direkte Korrelation der Risslänge zu vorgeschädigten, fibrillierten Bereichen (Crazes) im PE-HD Prüfkörper während des FNCT nachgewiesen. Demnach vergrößert sich die Craze-Länge linear mit zunehmender Risslänge. Dieser Zusammenhang zwischen Riss- und Craze-Längen wurde auf mathematisch, bruchmechanischer Grundlage bestätigt. KW - High-density polyethylene (PE-HD) KW - Full-Notch Creep Test (FNCT) KW - Slow crack growth (SCG) KW - Environmental Stress Cracking (ESC) KW - Biodiesel KW - Diesel KW - Crack propagation analysis KW - Fracture Surface Analysis KW - Test Improvement KW - Imaging PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:tuda-tuprints-115443 DO - https://doi.org/10.25534/tuprints-00011544 SP - 1 EP - 212 CY - Darmstadt AN - OPUS4-50941 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rolle, Annette A1 - Komann, Steffen A1 - Wille, Frank ED - Baraldi, P. ED - Di Maio, F. ED - Zio, E. T1 - Ageing aspect in the safety evaluation of special form radioactive material N2 - In accordance with the IAEA transport regulations Special Form Radioactive Material (SFRM) is either an indispersible solid radioactive material or a sealed capsule containing radioactive material. The design of special form radioactive material has to resist a severe transport accident without undue loss or dispersal of radioactive material. The safety assessment for design approval shall include besides the required test program (impact, percussion, bending and heat test) also the evaluation of the management system for design, manufacture, testing, documentation, use, maintenance and inspection. The specified quality assurance measures have to assure, that every specimen of the approved design is produced in the same verified quality and every specimen must be able to survive the severe mechanical and thermal tests at any time of its working life. Due to the long-term use of SFRM the consideration of ageing is an important aspect in the approval procedure by BAM, the competent authority for SFRM approval in Germany. Different fields of application imply a wide range of environmental conditions, from clean room atmosphere to highly aggressive industrial conditions. So, besides of radioactive content, corrosion is a main factor for possible design degradation. This paper will describe major influencing factors to be taken into account to assess the ageing behavior of a SFRM design and will emphasize that there is a need for a regulatory specification of a SFRM-working life as basis for the aging evaluations. T2 - 30th European Safety and Reliability Conference and 15th Probabilistic Safety Assessment and Management Conference (ESREL2020 PSAM15) CY - Online meeting DA - 01.11.2020 KW - Special form radioactive material KW - Transport KW - Ageing KW - Material KW - Safety assessment KW - Management system PY - 2020 UR - https://www.rpsonline.com.sg/proceedings/esrel2020/html/3659.xml SN - 987-981-14-8593-0 SP - Paper 3659,1 EP - 5 PB - Research Publishing CY - Singapore AN - OPUS4-50969 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 49, Heft 4 & Band 50, Heft 1 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 4/2019 & 1/2020 KW - Anerkennungen KW - Zulassungen KW - Richtlinien KW - Festlegungen PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-508230 SN - 0340-7551 VL - 49 & 50 IS - 4/2019 & 1/2020 SP - 1 EP - 298 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-50823 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schirdewahn, S. A1 - Spranger, Felix A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Merklein, M. T1 - Localized dispersing of TiB2 and TiN particles via pulsed laser radiation for improving the tribological performance of hot stamping tools N2 - The aim of this study is to increase the tribological performance of hot stamping tools by using a laser implantation process. This technique allows the fabrication of separated, elevated and dome-shaped microfeatures on the tool surface in consequence of a localized dispersing of ceramic particles via pulsed laser radiation. Hence, the topography and material properties of the tool are modified, which influences the tribological interactions at the blank-die interface. However, an appropriate selection of ceramic particles is an essential prerequisite, in order to obtain tailored and highly wear resistant surface features. In this regard, different titanium-based hard particles (TiB2 and TiN) were laser-implanted on hot working tool specimens and subsequently tested by means of a modified pin-on-disk test regarding to their wear and friction behavior. KW - Surface modification KW - Tribology KW - Laser implantation KW - Hot working tool steel KW - Hot stamping PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-514171 DO - https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.09.069 VL - 94 SP - 901 EP - 904 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-51417 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - von Werder, Julia A1 - Gardei, André A1 - Hoppe, Johannes A1 - Meng, Birgit ED - Littmann, K. T1 - Funktionalisierung von Fasern für zementgebundene Materialien - ausgewählte Prüfmethoden N2 - Die geringe Zugfestigkeit von zementgebundenen Materialien kann durch die Zugabe von Fasern maßgeblich verbessert werden. Ziel eines gemeinsamen Verbundprojekts mit einem Industriepartner war die Erhöhung der Leistungsfähigkeit von kurzen Polymer- und Carbonfasern durch eine Verbesserung des Verbundes zwischen Faseroberfläche und Zementsteinmatrix. Von der IONYS AG wurde dazu eine spezielle Funktionalisierung entwickelt, die über eine Hydrophilisierung der Faseroberfläche eine chemische Anbindung an die Zementsteinmatrix gewährleistet. Aufgabe der BAM war es, die Effizienz der neuen Beschichtung bezüglich der Erhöhung der Nachrissbiegezugfestigkeit und der Reduzierung der Schwindrissbildung während der Erhärtungsphase zu quantifizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Funktionalisierung die Neigung zur Schwindrissbildung für die Carbonfasern und in noch stärkerem Maße für die Polymerfasern reduziert. Eine Erhöhung der Nachrissbiegezugfestigkeit konnte dagegen nur für die deutlich steiferen Carbonfasern nachgewiesen werden. T2 - 10. Kolloquium Industrieböden CY - Esslingen, Germany DA - 03.03.2020 KW - Fibres KW - Cementitious materials KW - Shrinkage KW - Strain hardening PY - 2020 SN - 978-3-8169-3505-6 SP - 173 EP - 178 PB - expert Verlag GmbH CY - Tübingen AN - OPUS4-51915 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bayerlein, Bernd T1 - Focused ion beam techniques beyond the ordinary - Methodological developments within ADVENT N2 - This poster presents the focused ion beam preparation methodologies developed within the framework of the EU funded EURAMET project ADVENT (Advanced Energy-Saving Technology). It summarises the key breakthroughs achieved for various in situ investigation techniques, e.g. in situ experiments at the Synchrotron facility BESSY II (IR-SNOM and XRS), TEM and SMM instrumentation. The created experimental devices from diverse thin-film semiconductor materials paved the way to dynamic structural studies bearing the potential to determine nanoscale correlations between strain and electric fields and, moreover, for the fundamental development of new in situ capabilities. N2 - Dieses Poster zeigt die FIB Präparationstechniquen, die im Rahmen des EU-finanzierten EURAMET-Projekts ADVENT (Advanced Energy Saving Technology) entwickelt wurden. Es fasst die wichtigsten Errungenschaften zusammen, die für verschiedene in situ Untersuchungstechniken erzielt wurden, z.B. situ-Experimente in dem Synchrotronring BESSY II (IR-SNOM und XRS), in situ TEM Experimente und für die SMM Technik. Die experimentellen Probenstrukturen, die aus verschiedenen Dünnschicht-Halbleitermaterialien erzeugt wurden, ebneten den Weg für dynamische Strukturstudien, die das Potenzial haben, nanoskalige Korrelationen zwischen Dehnung und elektrischen Feldern zu bestimmen und darüber hinaus neue in situ Messmethoden zu entwickeln. T2 - Final Meeting CY - Online Meeting DA - 30.06.2020 KW - FIB KW - Sample preparation KW - In situ KW - TEM KW - AFM PY - 2020 AN - OPUS4-51606 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - von Werder, Julia A1 - Fontana, P. A1 - Hoppe, Johannes A1 - Bilgin, S. A1 - Meng, Birgit ED - Serrat, C. ED - Casas, J. R. ED - Gibert, V. T1 - Composite Facade Elements with Self-Cleaning Surface made of Ultra-High-Performance Concrete (UHPC) N2 - In the framework of the European project H-House various concrete façade elements were developed with the aim to ensure a long service life by combining a very durable material with self-cleaning properties. The façade elements presented are made of a shell of UHPC filled with blocks of aerated autoclaved concrete as insulating material. Self-cleaning properties were realized amongst others by imprinting a microstructure into the surface during casting. The paper focuses on selected technological aspects of the manufacturing process of prototypes which had to be performed in two concreting sections. Furthermore the challenges faced when upscaling the self-cleaning properties are addressed and the strategy to assess the self-cleaning properties by measuring the contact and the roll-off angel is presented. The results show that a successfull upscalaing process requires detailed planning and that the best results can often be achieved with a moderate work effort or material use. T2 - XV International Conference on Durability of Building Materials and Components (DBMC 2020) CY - Online meeting DA - 20.10.2020 KW - Ultra-High-Performance Concrete KW - Facade Elements KW - Self-Cleaning Properties KW - Adhesive Pull-Strength KW - Microstructure KW - Architectural Concrete PY - 2020 SN - 978-84-121101-8-0 SP - 1289 EP - 1297 PB - International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE) CY - Spain AN - OPUS4-51967 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts-und Mitteilungsblatt, Band 51, Heft 1 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 1/2021 KW - Anerkennungen KW - Zulassungen KW - Gefahrgutregeln KW - Festlegungen KW - Richtlinien PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-527760 SN - 0340-7551 VL - 51 IS - 1 SP - 1 EP - 70 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-52776 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Stephan-Scherb, Christiane ED - Schorr, S. ED - Weidenthaler, C. T1 - Crystallographic challenges in corrosion research N2 - High-temperature corrosion is a widespread problem in various industries. As soon as a hot and reactive gas (CO2, O2, H2O, SO2, NOx, etc.) is in contact with a solid, physico-chemical processes at the surface and interfaces lead to material degradation. The processes are dynamic and controlled by thermodynamic and kinetic boundary conditions. Whether a reaction product is protective or not depends on various factors, such as chemical composition of the solid and the reactive media, surface treatment as well as diffusion and transport paths of cations and anions. Resulting chemical and structural inhomogeneities with the corrosion layers are characterized by off stoichiometry within cationic and anionic sub lattices. The competitive processes can be studied by various techniques of applied crystallography. This chapter gives an overview on the challenges of chemical-structural Analysis of reaction products by crystallographic methods such as X-ray diffraction and X-ray near-edge structure spectroscopy and scanning electron microscopy electron backscatter diffraction (SEM-EBSD) for corrosion science. KW - High-temperature corrosion KW - Oxidation KW - Diffraction KW - Spectroscopy KW - Oxides PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1515/9783110674910-009 SP - 291 PB - De Gruyter ET - 1 AN - OPUS4-52903 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Schartel, Bernhard A1 - Lin, Xuebao A1 - Tan, Yi A1 - Schoch, R. A1 - Lang, M. A1 - Tröppner, O. A1 - Bosse, M. ED - Ziegahn, K.-F. T1 - Untersuchung der Witterungsbeständigkeit komplexer Funktionalitäten von Polymerwerkstoffen durch künstliche Bewitterung: Flammschutz N2 - In den letzten Jahrzehnten wurde die Degradation der polymeren Matrix von flammgeschützten Polymeren eingehend untersucht. Erst in den letzten Jahren jedoch hat sich die Frage der Lebensdauer der Funktionalität des Flammschutzes selbst als wichtige Fragestellung herauskristallisiert, z.B. bei Kabeln. Deshalb sollte diese Fragestellung durch systematisch-variierte künstliche Klima- und Bewitterungstests an flammgeschützten Polymerwerkstoffen untersucht werden. T2 - 50. Jahrestagung der Gesellschaft für Umweltsimulation (GUS) CY - Online meeting DA - 23.03.2022 KW - Flammschutz, Witterungsbeständigkeit, Langzeitbeständigkeit, UV, E&E PY - 2022 SN - 978-3-9818507-7-2 VL - 50 SP - 143 EP - 148 CY - Pfinztal (Berghausen) AN - OPUS4-54543 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -