TY - CONF A1 - Duwe, M. T1 - Curved-surface metrology by imaging Mueller-matrix ellipsometry N2 - Outline - maging ellipsometry: oncept and setup - Basic theory: ellipsometry on tilted/curved surfaces - Geometric considerations - Tilt-induced cross-polarization - Application: coating analysis on microlensarray - Mueller-Matrix Imaging - Conversion to Delta-Psi Image - Layer-thickness of ITO coating T2 - 8th International conference on spectroscopic CY - Barcelona, Spain DA - 26.05.2019 KW - Spectroscopic Imaging KW - Mueller-Matrix Ellipsometry KW - Curved surfaces PY - 2019 AN - OPUS4-48366 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Meng, Xiangmeng A1 - Artinov, Antoni A1 - Bachmann, Marcel A1 - Rethmeier, Michael T1 - Numerical and experimental investigation of thermo-fluid flow and element transport in electromagnetic stirring enhanced wire feed laser beam welding N2 - The introduction of electromagnetic stirring to laser beam welding can bring several beneficial effects e.g. element homogenization and grain refinement. However, the underlying physics has not been fully explored due to the absence of quantitative data of heat and mass transfer in the molten pool. In this paper, the influence of electromagnetic stirring on the thermo-fluid flow and element transport in the wire feed laser beam welding is studied numerically and experimentally. A three-dimensional transient heat transfer and fluid flow model coupled with dynamic keyhole, magnetic induction and element Transport is developed for the first time. The results suggest that the Lorentz force produced by an oscillating magnetic field and its induced eddy current shows an important influence on the thermo-fluid flow and the keyhole stability. The melt flow velocity is increased by the electromagnetic stirring at the rear and lower regions of molten pool. The keyhole collapses more frequently at the upper part. The additional Elements from the filler wire are significantly homogenized because of the enhanced forward and downward flow. The model is well verified by fusion line shape, high-speed images of molten pool and measured element distribution. This work provides a deeper understanding of the transport phenomena in the laser beam welding with magnetic field. KW - Thermo-fluid flow KW - Element transport KW - Laser beam welding KW - MHD KW - Numerical analysis PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118663 VL - 144 SP - 118663 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-49299 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Szymoniak, Paulina T1 - Competition of mobilization and Immobilization Effects in Epox-Based Nanocomposites N2 - Two epoxy-based nanocomposites with different nanofillers (layered double hydroxide and boehmite) were investigated employing temperature modulated DSC, flash DSC and broadband dielectric spectroscopy. Detailed investigation on the molecular mobility of the two systems showed the effect of the fillers on the structure of the bulk epoxy matrix and the interface formed at the polymer/particle interface T2 - FOR 2021: Acting principles of Nano-Scaled Matrix Additives for Composite Structures CY - Berlin, Germany DA - 11.10.2019 KW - TMDSC KW - Nanocomposites KW - Rigid amorphous fraction KW - Boehmite KW - BDS PY - 2019 AN - OPUS4-49287 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meng, Xiangmeng A1 - Artinov, Antoni A1 - Bachmann, Marcel A1 - Rethmeier, Michael T1 - A theoretical study of influence of electromagnetic stirring on transport phenomena in wire feed laser beam welding N2 - The additional element from the filler wire in the laser beam welding is usually distributed inhomogeneously in the final weld due to the high solidification rate of weld pool. It has been found that the electromagnetic stirring produced by an external oscillating magnetic field can enhance the material mixing in the weld pool to achieve a more uniform element distribution. However, the magnetic field has a highly non-linear and multi-coupled interaction with the weld pool behavior, which makes the quantitative explanation of the physical mechanism difficult. In this study, the effect of electromagnetic stirring on the transport phenomena in the wire feed laser beam welding is investigated by a numerical modelling. A 3D transient multi-physical model considering the magnetohydrodynamics, heat transfer, fluid flow, keyhole dynamics and element transport is developed. The multiple reflections and the Fresnel absorption of the laser on the keyhole wall are calculated using the ray tracing method. The numerical results show that a Lorentz force produced by the oscillating magnetic field and its induced eddy current gives significant influence on the transport phenomena in the molten pool. The forward and downward flow is enhanced by the electromagnetic stirring, which homogenizes the distribution of the additional elements from a nickel-based filler wire in a steel weld pool. The numerical results show a good agreement with the high-speed images of the molten pool, the fusion line from the optical micrograph and the element distribution from the energy dispersive X-ray spectroscopy. This work provides a physical base for the electromagnetic-controlled laser beam welding and some guidance for the selection of electromagnetic parameters. T2 - ICALEO 2019 CY - Orlando, US DA - 07.10.2019 KW - Magnetohydrodynamics KW - Molten pool dynamics KW - Element transport KW - Laser beam welding PY - 2019 AN - OPUS4-49300 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weltschev, Margit T1 - Compatibility of polymeric sealing materials with biodiesel heating oil blends at different temperatures N2 - Biodiesel is subject to degradation processes like oil and grease. The oxidative degradation products of vegetable oil esters in biodiesel particularly lead to enhanced sedimentation in blended fuels. The polarity of biodiesel increases its solvency and facilitates permeation and extraction. Solvation, swelling and/or extraction lead to changes in the physical properties and chemical changes of polymeric materials. It also accelerates the degradation (hydrolysis and oxidation) of these materials with the loss of additives and stabilizers. The objective of this research was to determine the resistance of frequently used polymeric materials such as ACM, EPDM, FKM, FVMQ, CR, CSM, IIR, HNBR, NBR, PA, PE; POM, PUR, PVC and VMQ in biodiesel and heating oil with 10 %/20 % biodiesel (B10/B20) at 40°C and 70°C. Mass, tensile strength and breaking elongation of the test specimens were determined before and after the exposure for 84 days in the biodiesel heating oil blends. The visual examination of some elastomer test specimens clearly showed the great volume increase until break or partial dissolution. Shore hardness A and D were determined before and after exposure of the test specimens in the biofuels for 42 days. The elastomers CR, CSM, EPDM, IIR, NBR and VMQ were generally not resistant to biodiesel and B10 at 40°C and 70°C. FKM, ACM, HNBR, PA, PE, POM, and PVC showed high compatibility in B10/B20 at 40°C. A lower compatibility was determined for ACM in biodiesel. ACM and HNBR were not resistant in B20 at 70°C. T2 - Biofuels & Bioenergy CY - Rome, Italy DA - 14.10.2019 KW - Heating oil-Biodiesel-Blend KW - Compatibility evaluations KW - Tensile properties KW - Shore hardness PY - 2019 AN - OPUS4-49306 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Busch, R. T1 - Characterization of early crystallization stages in surface-crystallized diopside glass-ceramics N2 - Structure formation in glass-ceramics by means of surface crystallization is a challenging open question and remains elusive to definite answers. In several glass-ceramic systems, oriented crystal layers have been observed at the immediate surface, including diopside and some fresnoite systems. However, it is still open to debate, whether oriented surface crystallization is the result of oriented nucleation or growth selection effects. In the same vein, there is still discussion whether surface nucleation is governed by surface chemistry effects or by defects serving as active nucleation sites. In order to help answer these questions, annealing experiments at 850°C have been performed on a MgO·CaO·2SiO2 glass, leading to the crystallization of diopside at the surface. Different annealing durations and surface treatment protocols (i.a. lapping with diamond slurries between 16 µm and 1 µm grain size) have been applied. Particular focus has been put on earliest crystallization stages, with crystal sizes down to about 200 nm. The resultant microstructure has been analyzed by electron backscatter diffraction (EBSD) and two different kinds of textures have been observed, with the a- or b-axis being perpendicular to the sample surface and the c-axis lying in the sample plane. Even at shortest annealing durations, a clear texture was present in the samples. Additionally, selected samples have been investigated with energy-dispersive x-ray spectroscopy in the scanning transmission electron microscope (STEM-EDX). The diopside crystals have been found to exhibit distinguished submicron structure variations and the glass around the crystals was shown to be depleted of Mg. T2 - 93rd Annual Meeting of the German Society of Glass Technology in Conjunction with the Annual Meeting of French Union for Science and Glass Technology (USTV) CY - Nuremberg, Germany DA - 13.05.2019 KW - Glass KW - Crystallization KW - Diopside KW - EBSD KW - Orientation PY - 2019 AN - OPUS4-49296 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fleck, M. T1 - Surface crystallization of BT0.75S (fresnoite) glass in different atmosphere N2 - Fresnoite glass with excess SiO2 exhibits oriented surface crystallization, in contrast to the stoichiometric glass composition. Recent EBSD studies documented that the crystals in BTS (2BaO-TiO2-xSiO2, x=0-3) can occur in a distinct [101]-orientation perpendicular to the surface and claimed that this orientation is not a result of growth selection. During these previous studies, however, the effect of surface preparation and surrounding atmosphere during the crystallization experiments were not considered. As these parameters may influence crystal orientation, we studied the surface crystallization of a BTS glass (2BaO-TiO2–2.75SiO2) under controlled conditions with the help of light, electron and polarisation microscopy as well as EBSD. Heat treatments for one hour at 840°C of fractured BTS glass surfaces in air resulted in a large number of not-separable surface crystals. This large number of crystals can be caused by dust particles, which act as nucleation agents. As crystal growth velocity could further be influenced by humidity, our experiments are performed in a filtered and dried air atmosphere. The crystal morphology and orientation will be analysed in dependence of the sample preparation and a differing surrounding atmosphere. T2 - 93rd Annual Meeting of the German Society of Glass Technology in Conjunction with the Annual Meeting of French Union for Science and Glass Technology (USTV) CY - Nuremberg, Germany DA - 13.05.2019 KW - BTS KW - Fresnoit KW - Glass ceramic KW - Glass-ceramic KW - Glass PY - 2019 AN - OPUS4-49294 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Erning, Johann Wilhelm T1 - Observations of copper pitting corrosion in german tap waters N2 - In recent years, a new type of pitting corrosion is observed on half-had copper pipes. examples are given and possible reasons are discussed T2 - Eurocorr 2019 CY - Sevilla, Spain DA - 09.09.2019 KW - Water KW - Pitting KW - Corrosion KW - Copper KW - Drinking PY - 2019 AN - OPUS4-49281 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Erning, Johann Wilhelm T1 - A new type of copper pitting corrosion in german tap waters N2 - Half-hard copper pipes show pitting corosion under conditions until now seen as uncritical. Examples are discussed, possible causes described. T2 - MTECH 2019 CY - Porec, Croatia DA - 09.10.2019 KW - Drinking KW - Pitting KW - Corrosion KW - Copper KW - Water PY - 2019 AN - OPUS4-49283 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Asadujjaman, Asad A1 - Ahmadi, Vahid A1 - Franc, Antoine Michel Claude A1 - Bertin, Annabelle T1 - 2,6-Diaminopyridine and Acrylamide-Based Copolymers with Upper Critical Solution Temperature-type Behavior in Aqueous Solution N2 - A novel cop olyme r based on supramolecular motif2,6-diaminopyridin e and water-soluble acrylamide, poly[N-(6-ace tamidopyridin-2-yl) acrylamide-co-acrylamide], was synthe-size d via rev ersible addi tion–fragmentation chain transfer (RAFT)polymerization with various monomer compositions. The thermo-respon sive behavior of the copolymers was studied by turbidime-try and dynamic light scattering (DLS). The obtained copolymersshowed an upper critical solution temperature (UCST)-typ e phasetransition behavior in water and electrolyte solution. The phasetransition temperature was found to increase with decreasingam ount of acrylamide in the copolymer and increasing concentra-tion of the solution. Furth ermore, the phase transition temperatureva ried in aqueous solutions of electrolytes according to the naturean d concentration of the electrolyte in accordance with theHoffmeister series. A dramatic solvent isotope effect on thetransition temperature was o bserved in this study, as the transitiontemperature was almost 10–12C higher in D2OthaninH2Oatthesame concentration and acrylamide co mposition. The size of theaggregates below the transition temperature was larger in D2Ocompared to that in H2O that can be explained by deuterium iso-tope effect. The thermoresponsive behavior of the copolymers wasalso investigated in different cell medium and found to be exhibitedUCST-type phase transition behavior in different cell medium.Such behavior of the copo lyme rs can be useful in many a pplica-tions including biomedical, microfluidics, optical materials, and indrug delivery. KW - 2,6-diaminopyridine KW - Acrylamide KW - Stimuli-responsive polymers KW - Thermo-responsive polymers KW - UCST polymers PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1002/pola.29474 SN - 0887-624X VL - 57 IS - 19 SP - 2064 EP - 2073 PB - Wiley AN - OPUS4-49297 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Artinov, Antoni A1 - Karkhin, V. A1 - Bakir, Nasim A1 - Meng, Xiangmeng A1 - Bachmann, Marcel A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Lamé curves approximation for the assessment of the 3-D temperature distribution in keyhole mode welding processes N2 - A novel approach for the reconstruction of an equivalent volumetric heat source from a known weld pool shape is proposed. It is based on previously obtained weld pool geometries from a steady-state thermo-fluid dynamics simulation. Hereby the weld pool dimensions are obtained under consideration of the most crucial physical phenomena, such as phase transformations, thermo-capillary convection, natural convection and temperature-dependent material properties. The algorithm provides a time and calibration efficient way for the reproduction of the weld pool shape by local Lamé curves. By adjusting their parameters, the identification of the finite elements located within the weld pool is enabled. The heat input due to the equivalent heat source is assured by replacing the detected nodes’ temperature by the melting temperature. The model offers variable parameters making it flexible and adaptable for a wide range of workpiece thicknesses and materials and allows for the investigation of transient thermal effects, e.g. the cooling stage of the workpiece. The calculation times remain acceptably short especially when compared to a fully coupled process simulation. The computational results are in good agreement with performed complete-penetration laser beam welding experiments. T2 - ICALEO 2019 - 38th International congress on applications of lasers & electro-optics CY - Orlando, FL, USA DA - 07.10.2019 KW - Weld pool shape approximation KW - Keyhole mode laser beam welding KW - Numerical simulation KW - Superelliptic Lamé curves PY - 2019 UR - http://icaleo.conferencespot.org/2019-proceedings?qr=1 SN - 978-1-940168-1-42 SP - Paper # Macro 1002 AN - OPUS4-49310 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Barthel, Maria A1 - Rübner, Katrin A1 - Kühne, Hans-Carsten T1 - Aktivierung von Papierasche zur Nutzung als Bindemittelkomponente N2 - In Deutschland fallen jährlich 20 Millionen Tonnen Altpapier an. 75 % davon werden dem Recyclingprozess zugeführt. Dabei bleiben Prozessrückstände wie Deinkingschlämme, Sortierrückstände und Faserreststoffe übrig. Zusammengefasst als Papierschlamm verwerten die Recycler diesen Reststoff thermisch in dezentralen Heizkraftwerken. Die dabei anfallende Papierasche hat mit den Anteilen der Hauptoxide von 59 M.-% CaO, 22 M.-% SiO2 und 13 M.-% Al2O3 eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie Portlandzement, wobei sich die Mineralphasen unterscheiden. Durch eine Aktivierung der Papierasche können jedoch hydraulisch aktive Phasen wie Mayenit (C7A12) und Belit (C2S) erzeugt werden. Die Mineralphase Mayenit reagiert schnell mit Wasser zu Calciumaluminathydraten, wodurch der Bindemittelleim schnell ansteift. Die festigkeitsbildenden Calciumsilicathydrate (CSH) in Bindemittelleimen entstehen bei einer späteren Reaktion von Belit mit Wasser. Zur Aktivierung dient eine hydrothermale Calcinierung. Dabei wird Papierasche mit einer Aktivatorlösung (Wasser oder KOH) gemischt und bei 200 °C hydrothermal behandelt, wobei sich Hydratphasen ausbilden. Diese Zwischenprodukte dehydratisieren durch eine anschließende Calcinierung zu reaktiven Calciumsilicaten und Calciumaluminaten. Wie sich die Parameter des Aktivierungsprozesses auf die Mineralphasen auswirken, war Fokus der Untersuchungen. Mit thermogravimetrischen Analysen der Zwischenprodukte konnten die Reaktionsprodukte nach dem hydrothermalen Prozessschritt bestimmt werden. Den größten Einfluss auf den Mineralphasenbestand hat hierbei die Alkalität der Aktivatorlösung. Im zweiten Prozessschritt, der Calcinierung, ist die Temperatur der wesentliche Faktor für die Ausbildung reaktiver Phasen. Die Ergebnisse kalorimetrischer Untersuchungen an Leimen aus den calcinierten Proben dienten der Auswahl der optimalen Calcinierungstemperatur. Die gesamte Reaktionswärme war für die Proben, welche bei einer Calcinierungstemperatur zwischen 700-800 °C hergestellt wurden, am höchsten. T2 - GDCH-Tagung Bauchemie CY - Aachen, Germany DA - 30.09.2019 KW - Papierasche KW - Zement KW - Hydrothermale Calcinierung KW - Bindemittel PY - 2019 SN - 978-3-947197-13-2 VL - 54 SP - 16 EP - 24 CY - Aachen AN - OPUS4-49312 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beck, Uwe T1 - Mechanische, topometrische und optische Charakterisierung von Schichten mit Stand der Normung N2 - Der Vortrag „MECHANISCHE, TOPOMETRISCHE UND OPTISCHE CHARAKTERISIERUNG VON SCHICHTEN MIT STAND DER NORMUNG“ widmet sich unterschiedlichen Beschichtungssystemen und deren mechanischer, topometrischer und optischer Charakterisierung. Über die entsprechenden aktuellen Normen wird informiert. Es betrifft Verfahren wie die Instrumentierte Eindringprüfung (IIT), Centrifugal Adhesion Testing, Weißlichtinterferenzmikroskopie, Tastschnittverfahren und Ellipsometrie (SE). T2 - EFDS, V2019, Vakuum und Plasma CY - Dresden, Germany DA - 08.10.2019 KW - Normung KW - Spektrale Ellipsometrie (SE) KW - Instrumentierte Eindringprüfung (IIT) KW - Centrifugal Adhesion Testing (CAT) KW - Weißlichtinterferenzmikroskopie (WLIM, 3D) PY - 2019 AN - OPUS4-49320 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schönfelder, Thorsten T1 - Einfluss thermischer Betriebsbelastungen auf die Sicherheit von Typ-III-Druckgasbehältern N2 - Atemluftflaschen aus Faserverbundwerkstoffen werden im Feuerwehrbetrieb hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Der thermisch sichere Bereich dieser Behälter ist jedoch heutzutage noch nicht einschätzbar. Deshalb haben es sich die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) im Austausch mit der Bergischen Universität Wuppertal zur Aufgabe gemacht, die Auswirkungen dieser Betriebslasten zu untersuchen. T2 - Ausgewählte Kapitel der Werkstofftechnik - Brand- und Explosionsverhalten von Werkstoffen CY - Wuppertal, Germany DA - 11.01.2019 KW - Atemluftflasche KW - Thermische Belastung PY - 2019 AN - OPUS4-49319 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Spranger, Felix T1 - On the Influence of TiB2 , TiC and TiN Hard Particles on the Microstructure of Localized Laser Dispersed AISI D2 Tool Steel Surfaces N2 - The control of friction and wear is a major concern in many industrial applications. A promising method for a tailored surface modification is the so-called laser implantation technique. This method combines surface texturing and material optimization in one processing step by a localized dispersing of hard ceramic particles using pulsed laser radiation. Wear resistant, protruding micrometric features (implants) with defined geometry can be created in deterministic pattern where needed on highly stressed surfaces, i.e. on forming or cutting tools. However, in order to maintain the implants over the tool’s lifetime, a suitable selection of hard ceramic particles is a prerequisite. They must provide a defect-free Metal Matrix Composite with a high share of homogeneously distributed particles and especially a high implant hardness. In this study TiN, TiC and TiB2 hard particles were compared as implant materials for the first time. By a systematic variation of the pulse power and pulse duration, their dispersing behavior and influence on the material properties of AISI D2 tool steel was investigated. Although all powder materials had grain sizes smaller than 10 µm, it was possible to disperse them by pulsed laser radiation and to obtain defect-free protruding implants. The highest share of dispersed particles (~64 %) was observed for TiB2. By scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy, it was also shown that a significant share of the pre-placed particles was dissolved by the laser beam and precipitated as nanometer sized particles within the matrix during solidification. These in-situ formed particles have a decisive influence on the material properties. While the TiN and TiC implants have shown maximum hardness values of 750 HV1 and 850 HV1, the TiB2 implants have shown the highest hardness values with more than 1600 HV1. By X-ray diffraction, it was possible to ascribe the lower hardness values of TiC and TiN implants to high amounts of retained austenite in the metal matrix. By implanting TiB2, the formation of retained austenite was successfully suppressed due to the in-situ formation of TiC particles, which was proven by electron backscatter diffraction. In conclusion, all the implant materials are basically suitable for laser implantation on AISI D2 tool steel. However, TiB2 has shown the most promising results. T2 - 38th International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics CY - Orlando, FL, USA DA - 07.10.2019 KW - Laser implantation KW - Surface texturing KW - AISI D2 KW - TiB2 PY - 2019 AN - OPUS4-49316 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pfretzschner, Beate T1 - Neutronentomographie zur Detektion von Wasserstoff in Zugproben N2 - Die wasserstoffunterstützte Schädigung von Komponenten und Bauteilen aus Stahl ist ein Phänomen, welches seit vielen Jahrzehnten bekannt ist und untersucht wird. Eine Vielzahl von Quellen (z.B. Schutzgas oder Feuchtigkeit beim Schweißen, Reinigung von Metallen in Säurebädern, galvanischer oder kathodischer Schutz) ermöglicht die Wasserstoffaufnahme in den Stahl. Der im Gitter gelöste oder an Wasserstoffhaftstellen (Versetzungen, Grenzflächen, Poren, etc.) getrappte Wasserstoff diffundiert aufgrund von Konzentrationsgradienten oder getrieben durch Spannungs- bzw. Dehnungsgradienten durch das vorliegende Gefüge, wo er in Kombination mit einwirkenden Beanspruchungen (äußere Last oder Eigenspannungen) eine lokale, signifikante Degradation der mechanisch-technologischen Eigenschaften bewirken kann. Die dazu entwickelten und allgemein anerkannten Schädigungsmodelle gehen unter anderem von einem Einfluss des Wasserstoffs auf die Versetzungsentstehung und Versetzungsbeweglichkeit aus. Des Weiteren wird angenommen, dass Wasserstoff nicht nur durch Diffusion im Gitter transportiert wird, sondern auch an Versetzungen angehaftet ist und sich mit diesen im Falle plastischer Verformung mitbewegt. Wasserstoff hat im Vergleich zu den meisten üblichen Legierungselementen von Stahl (Eisen, Chrom, Kohlenstoff) einen großen Wechselwirkungsquerschnitt für kalte und thermische Neutronen, was Neutronenradiographie und -tomographie zu geeigneten bildgebenden Verfahren zur lokalen Detektion von Wasserstoffakkumulationen in Stahl macht. Elektrochemisch mit Wasserstoff beladene Zugproben aus supermartensitischem Stahl wurden vor und nach dem Zugversuch an der ANTARES beamline am FRM II polychromatisch radiographiert bzw. tomographiert. Die Bruchoberfläche der Probe wurde zusätzlich rasterelektronenmikroskopisch charakterisiert. Die Fraktographien der Bruchoberfläche in Verbindung mit den durch die Tomographie gewonnenen Informationen zu Wasserstoffansammlungen zeigen, dass nach dem Bruch auch in duktilen Versagensbereichen untypischerweise vermehrt Wasserstoff zu finden ist. T2 - Werkstoffwoche 2019 CY - Dresden, Germany DA - 18.09.2019 KW - Wasserstoff KW - Neutronentomographie PY - 2019 AN - OPUS4-49308 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bachmann, Marcel T1 - Lamé curves approximation for the assessment of the 3-D temperature distribution in keyhole mode welding processes N2 - A novel approach for the reconstruction of an equivalent volumetric heat source from a known weld pool shape is proposed. It is based on previously obtained weld pool geometries from a steady-state thermo-fluid dynamics simulation. Hereby the weld pool dimensions are obtained under consideration of the most crucial physical phenomena, such as phase transformations, thermo-capillary convection, natural convection and temperature-dependent material properties. The algorithm provides a time and calibration efficient way for the reproduction of the weld pool shape by local Lamé curves. By adjusting their parameters, the identification of the finite elements located within the weld pool is enabled. The heat input due to the equivalent heat source is assured by replacing the detected nodes’ temperature by the melting temperature. The model offers variable parameters making it flexible and adaptable for a wide range of workpiece thicknesses and materials and allows for the investigation of transient thermal effects, e.g. the cooling stage of the workpiece. The calculation times remain acceptably short especially when compared to a fully coupled process simulation. The computational results are in good agreement with performed complete-penetration laser beam welding experiments. T2 - International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics (ICALEO 2019) CY - Orlando, FL, USA DA - 07.10.2019 KW - Weld pool shape approximation KW - Keyhole mode laser beam welding KW - Numerical simulation KW - Superelliptic Lamé curves PY - 2019 AN - OPUS4-49309 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Matthias T1 - Scanning White Light Interference Microscopy - Measurement of Topometry and Layer Thickness N2 - 3D coherence scanning interferometry (CSI) is anoptical, non-contact and rapide measurement technique using a defined bandwidth of white light at normal incidence. White light interference microscopy (WLIM) providest here-dimensional surface topometry data up to a resolution of 0.4 µm lateral and 0.1 nm vertical. Three operating modi, surface, films and advanced films, enable measurements of step heights, roughness, wear volume, cone angle, surface pattern and layer thickness. Traceability to SI system is ensured by certified standards (PTB/NIST) within a DAkkS DIN EN ISO/IEC 17025:2018 accredited lab. T2 - EFDS, V2019, Vakuum und Plasma, WS 4, Beschichtungen für Werkzeuge & Bauteile CY - Dresden, Germany DA - 08.10.2019 KW - DIN EN ISO/IEC 17025:2018 KW - Certified standards KW - White light interference microscopy(WLIM) KW - 3D coherence scanning interferometry (CSI) KW - Topometry PY - 2019 AN - OPUS4-49323 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Ghigo, Tea A1 - Rabin, Ira ED - Buzi, P. T1 - Detecting Early Medieval Coptic literature in Dayr Al-Anba Maqar, Between textual conservation and literary rearrangement: The case of Vat. Copt. 57 N2 - The study of the VAt.Copt. 57 at the Vatican Library. Codicological, palaeographical, textual and archaeometrical considerations. KW - Coptic KW - Archaeometry KW - Ink KW - Manuscripts PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-494004 SN - 978-88-210-1025-5 SP - 77 EP - 83 PB - Biblioteca Apostolica Vaticana AN - OPUS4-49400 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mohr, Gunther A1 - Seeger, Stefan A1 - Hilgenberg, Kai T1 - Measurement of particle emissions in Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) processes and its potential for in-situ process monitoring N2 - Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) is a promising additive manufacturing (AM) technology for metal part production especially for complex and lightweight structures or functional designs. In L PBF processes several by-products including welding plume and its condensates, spatter and ejected powder are generated during laser exposure. Investigations of micro- and nano-sized by-products have received little attention in literature. This study focuses on the analysis of particle emissions in L PBF of 316L stainless steel using a scattered light aerosol spectrometer and a fast mobility particle sizer spectrometer during the process which allows for in-situ analysis of particle sizes in the range of 6 nm to 100 µm. A distinct correlation of emission signals to part position can be revealed. In addition, a significant influence of laser scanning vector directions on emission signals is presented. Furthermore, differing powder layer thicknesses can be recognised by deviations in emission signals. T2 - Euro PM 2019 CY - Maastricht, The Netherlands DA - 13.10.2019 KW - Plume KW - Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) KW - Additive Manufacturing (AM) KW - Spatter KW - Fume KW - Particle gas emission KW - Aerosol measurements PY - 2019 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-49388 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bärmann, F T1 - Degradation analysis of polypropylene in the presence of phosphorus and sulfur containing additives - TGA-FTIR N2 - Polyolefins as polypropylene are widely used in packaging, automotive, consumer goods, construction, infrastructure, agricultural film and other film and sheet applications. Due to their molecular structure, polyolefins inherently burn well. The wide and growing usage implements that fire retardancy of polyolefin products is necessary and gains more attention. Sulfurous additives with synergistic flame retarding effects were shown in polymers like polystyrene and polyolefins by Bellin et al. and Fuchs et al. earlier. For polystyrene compounds, Braun et al. revealed that thermal degradation in the presence of phosphorus and sulfurous additives changes massively. The total release, the composition, and the onset temperature of evolved decomposition products changes. For polypropylene, mixtures containing triphenyl phosphate (TPP), sulfur (S8) and poly(tertbutylphenol) disulphide (PBDS) (Table 1) were prepared and investigated via thermogravimetric analysis coupled to Fourier transformed infrared spectroscopy (TGA-FTIR). T2 - FRPM 2019 CY - Turku, Finland DA - 26.06.2019 KW - TGA-FTIR KW - Polypropylene KW - Phosphorus KW - Sulfur PY - 2019 AN - OPUS4-49391 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mohr, Gunther T1 - In-situ defect detection in Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) by using thermography and optical tomography N2 - Laser powder bed fusion (L-PBF) is one of the most promising additive manufacturing (AM) technologies for the production of complex metallic real part components. Due to the multitude of factors influencing process conditions and part quality and due to the layer-wise characteristic of the process, monitoring of process signatures seems to be mandatory in case of the production of safety critical components. Here, the iterative process nature enables unique access for in-situ monitoring during part manufacture. In this talk, the successful test of the synchronous use of a high-frequency infrared camera and a camera for long time exposure, working in the visible spectrum (VIS) and equipped with a near infrared filter (NIR), will be introduced as a machine manufacturer independent thermal detection monitoring set-up. Thereby, the synchronous use of an infrared camera and a VIS NIR camera combines the advantages of high framerate and high spatial resolution. The manufacture of a 316L stainless steel specimen, containing purposely seeded defects and volumes with forced changes of energy inputs, was monitored during the build. The measured thermal responses are analysed and compared with a defect mapping obtained by micro X-ray computed tomography (CT). The first results regarding methods for data analysis, derived correlations between measured signals and detected defects as well as sources of possible data misinterpretation are presented in this talk. T2 - 45. MPA Seminar - Fit for Future – Advanced Manufacturing Technologies, Materials and Lifetime CY - Stuttgart, Germany DA - 01.10.2019 KW - Data fusion KW - Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) KW - Selective Laser Melting (SLM) KW - Additive Manufacturing (AM) KW - Process monitoring KW - Infrared thermography KW - Optical tomography KW - Computed tomography (CT) KW - Lack-of-fusion PY - 2019 AN - OPUS4-49386 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mohr, Gunther T1 - Measurement of particle emissions in Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) processes and its potential for in-situ process monitoring N2 - Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) is a promising additive manufacturing (AM) technology for metal part production especially for complex and lightweight structures or functional designs. In L PBF processes several by-products including welding plume and its condensates, spatter and ejected powder are generated during laser exposure. Investigations of micro- and nano-sized by-products have received little attention in literature. This study focuses on the analysis of particle emissions in L PBF of 316L stainless steel using a scattered light aerosol spectrometer and a fast mobility particle sizer spectrometer during the process which allows for in-situ analysis of particle sizes in the range of 6 nm to 100 µm. A distinct correlation of emission signals to part position can be revealed. In addition, a significant influence of laser scanning vector directions on emission signals is presented. Furthermore, differing powder layer thicknesses can be recognised by deviations in emission signals. T2 - Euro PM2019 CY - Maastricht, The Netherlands DA - 13.10.2019 KW - Aerosol measurements KW - Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) KW - Additive Manufacturing (AM) KW - Spatter KW - Fume KW - Plume KW - Particle gas emission PY - 2019 AN - OPUS4-49387 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas T1 - Datei- und zugehörige Qualitätsstandard für Forschungsdaten im Bereich Schweißtechnik N2 - Ziel des WelDX Forschungsvorhabens ist es, den Austausch wissenschaftlicher Forschungsdaten aus dem Bereich der Schweißtechnik auf Basis eines einheitlichen Open Source Dateiformates zu ermöglichen und damit die Einhaltung und Dokumentation geeigneter Qualitätsstandards zu fördern. Im Zuge der Projektarbeit wird die Zusammenarbeit und der Wissenstransfer schweißtechnischer Institute zunächst auf nationaler Ebene gefördert und die Bildung eines von der Fachcommunity getragenen Kuratoriums zur Betreuung und Weiterentwicklung des Dateiformates und der Ausarbeitung zugehöriger Qualitätsstandards angestrebt. Zunächst erfolgt die Erstellung und Veröffentlichung eines geeigneten Dateiformates zum Austausch großvolumiger, detaillierter Forschungsdaten im Bereich mechanisierter und automatisierter Schweißverfahren. Durch die Nutzung des Dateiformates zur Dokumentation der Forschungsarbeiten soll auch für komplexe Schweißaufgaben und Versuchsaufbauten eine deutlich gesteigerte objektive Vergleichbarkeit der Messdaten und Ergebnisse im Sinne der guten wissenschaftlichen Praxis zwischen den Instituten erzielt werden. T2 - Vernetzungsveranstaltung zu „Kurationskriterien und Qualitätsstandards von Forschungsdaten“ CY - Berlin, Germany DA - 26.09.2019 KW - Schweißen KW - Forschungsdatenmanagement KW - Open science KW - Open data KW - Digitalisierung PY - 2019 AN - OPUS4-49385 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fabry, Çağtay T1 - WelDX – data and quality standards for welding research N2 - The WelDX research project aims to foster the exchange of scientific data inside the welding community by developing and establishing a new open source file format suitable for documentation of experimental welding data and upholding associated quality standards. In addition to fostering scientific collaboration inside the national and international welding community an associated advisory committee will be established to oversee the future development of the file format. The proposed file format will be developed with regards to current needs of the community regarding interoperability, data quality and performance and will be published under an appropriate open source license. By using the file format objectivity, comparability and reproducibility across different institutes and experimental setups can be improved. T2 - Open Research Data - Open your data for research CY - Berlin, Germany DA - 21.10.2019 KW - Welding KW - Research data management KW - Open science KW - Open data KW - Digitalization PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-493842 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.3514199 AN - OPUS4-49384 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Burkert, Andreas T1 - Korrosionsverhalten von Zink unter atmosphärischen Einsatzbedingungen N2 - Der Vortrag stellt aktuelle Frage- und Problemstellungen bei der atmosphärischen Korrosion von Zink vor, die aus der Anwendung der relevanten Normen resultieren. T2 - Arbeitskreissitzung des DIN-Arbeitskreises NA 062-01-71 AA „Korrosion und Korrosionsschutz“ CY - Neuss, Germany DA - 23.10.2019 KW - Deckschichtbildung KW - Korrosion KW - Zink PY - 2019 AN - OPUS4-49410 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wegner, Karl David A1 - Moros, M. A1 - Castillo-Michel, H. A1 - Materra, L. A1 - Onorato, G. A1 - Ling, W. L. A1 - Reiss, P. A1 - Tortiglione, C. T1 - In Vivo Biotransformations of Indium Phosphide Quantum Dots Revealed by X‑Ray Microspectroscopy N2 - Many attempts have been made to synthesize cadmium-free quantum dots (QDs), using nontoxic materials, while preserving their unique optical properties. Despite impressive advances, gaps in knowledge of their intracellular fate, persistence, and excretion from the targeted cell or organism still exist, precluding clinical applications. In this study, we used a simple model organism (Hydra vulgaris) presenting a tissue grade of organization to determine the biodistribution of indium phosphide (InP)-based QDs by X-ray fluorescence imaging. By complementing elemental imaging with In L-edge X-ray absorption near edge structure, unique information on in situ chemical speciation was obtained. Unexpectedly, spectral profiles indicated the appearance of In−O species within the first hour post-treatment, suggesting a fast degradation of the InP QD core in vivo, induced mainly by carboxylate groups. Moreover, no significant difference in the behavior of bare core QDs and QDs capped with an inorganic Zn(Se,S) gradient shell was observed. The results paralleled those achieved by treating animals with an equivalent dose of indium salts, confirming the preferred bonding type of In3+ ions in Hydra tissues. In conclusion, by focusing on the chemical identity of indium along a 48 h long journey of QDs in Hydra, we describe a fast degradation process, in the absence of evident toxicity. These data pave the way to new paradigms to be considered in the biocompatibility assessment of QD-based biomedical applications, with greater emphasis on the dynamics of in vivo biotransformations, and suggest strategies to drive the design of future applied materials for nanotechnology-based diagnosis and therapeutics. KW - Indium phosphide KW - Quantum dots KW - Cytotoxicity KW - X-ray microspectroscopy PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1021/acsami.9b15433 VL - 11 IS - 39 SP - 35630 EP - 35640 PB - ACS Publications AN - OPUS4-49425 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wegner, Karl David A1 - Dussert, F. A1 - Truffier-Boutry, D. A1 - Benayad, A. A1 - Beal, D. A1 - Mattera, L. A1 - Ling, W. L. A1 - Carrière, M. A1 - Reiss, P. T1 - Influence of the Core/Shell Structure of Indium Phosphide Based Quantum Dots on Their Photostability and Cytotoxicity N2 - With the goal to improve their photostability, InP-based QDs are passivated with three types of inorganic shells, namely (i) a gradient ZnSexS1−x shell, (ii) an additional ZnS shell on top of the gradient shell with two different thicknesses (core/shell/shell, CSS), (iii) an alumina coating on top of ZnS. All three systems have photoluminescence Quantum yields (PLQY) > 50%and similar PL decay times (64–67 ns). To assess their photostability they are incorporated into a transparent poly (methyl methacrylate) (PMMA) matrix and exposed to continuous irradiation with simulated sunlight in a climate chamber. The alumina coated core/shell system exhibits the highest stability in terms of PLQY Retention as well as the lowest shift of the PL maximum and lowest increase of the PL linewidth, followed by the CSS QDs and finally the gradient shell system. By means of XPS studies we identify the degradation of the ZnS outer layer and concomitant xidation of the emissive InZnP core as the main origins of degradation in the gradient structure. These modifications do not occur in the case of the alumina-capped sample, which exhibits excellent chemical stability. The gradient shell and CSS systems could be transferred to the aqueous phase using surface ligand exchange with penicillamine. Cytotoxicity studies on human primary keratinocytes revealed that exposure for 24 h to 6.25–100 nM of QDs did not affect cell viability. However, a trend toward reduced cell proliferation is observed for higher concentrations of gradient shell and CSS QDs with a thin ZnS shell, while CSS QDs with a thicker ZnS shell do not exhibit any impact. KW - Indium phosphide KW - Quantum dots KW - Cytotoxicity KW - Photostability PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-494249 DO - https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00466 VL - 7 SP - Article Number: 466 PB - Frontiers Media SA AN - OPUS4-49424 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Werner, Tiago ED - Madia, Mauro ED - Zerbst, Uwe T1 - Experimental investigation on cyclic R-curves for additively manufactured 316L steel N2 - The present study deals with the experimental characterization of short crack propagation in SLM (selective-laser-melting) manufactured stainless steel. More specifically, the determination of cyclic R-curves is discussed. This describes the dependency of the crack propagation threshold on crack growth during the short crack propagation stage. For metals, the threshold, starting at a material-intrinsic value, increases until it reaches a value independent of the crack length due to crack closure phenomena which build up at that stage. The cyclic R-curve, when used in the frame of a cyclic R curve analysis, characterizes the resistance of a material to fatigue crack growth and the ability to arrest a physically short crack. Thus, it is the link between classical fatigue and fracture mechanics. In the high-cycle-fatigue range, the short crack propagation stage dominates the overall lifetime, i.e., the number of cycles until failure. Below the fatigue limit crack arrest of hitherto propagable micro-cracks will occur. The effort for the experimental characterization of the short fatigue crack propagation behavior and the cyclic R-curve is very high compared to experiments on long crack propagation. A very exact measurement of crack extension is required, since small increments need to be depicted. Pre-cracking must leave a closure free initial crack, since closure must be build up only by the cyclic R-curve. The closure-free status is achieved by compression pre-cracking. The aim of the present study is an insight into the influence of an AM process on the short crack propagation threshold. Cyclic R-curves are experimentally determined at different load-ratios for 316L austenitic steel specimens produced by SLM and conventional manufacturing. Residual stresses are measured in the crack plane and their influence on the cyclic R-curve is discussed. T2 - ESIAM19 CY - Trondheim, Norway DA - 09.09.2019 KW - Fatigue crack growth KW - Additive Manufacturing KW - 316L KW - Cyclic R-curve KW - Laser Powder Bed Fusion KW - AM KW - L-PBF PY - 2019 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-49416 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Werner, Tiago T1 - Experimental investigation on cyclic R-curves for additively manufactured 316L steel N2 - The present study deals with the experimental characterization of short crack propagation in SLM (selective-laser-melting) manufactured stainless steel. More specifically, the determination of cyclic R-curves is discussed. This describes the dependency of the crack propagation threshold on crack growth during the short crack propagation stage. For metals, the threshold, starting at a material-intrinsic value, increases until it reaches a value independent of the crack length due to crack closure phenomena which build up at that stage. The cyclic R-curve, when used in the frame of a cyclic R curve analysis, characterizes the resistance of a material to fatigue crack growth and the ability to arrest a physically short crack. Thus, it is the link between classical fatigue and fracture mechanics. In the high-cycle-fatigue range, the short crack propagation stage dominates the overall lifetime, i.e., the number of cycles until failure. Below the fatigue limit crack arrest of hitherto propagable micro-cracks will occur. The effort for the experimental characterization of the short fatigue crack propagation behavior and the cyclic R-curve is very high compared to experiments on long crack propagation. A very exact measurement of crack extension is required, since small increments need to be depicted. Pre-cracking must leave a closure free initial crack, since closure must be build up only by the cyclic R-curve. The closure-free status is achieved by compression pre-cracking. The aim of the present study is an insight into the influence of an AM process on the short crack propagation threshold. Cyclic R-curves are experimentally determined at different load-ratios for 316L austenitic steel specimens produced by SLM and conventional manufacturing. Residual stresses are measured in the crack plane and their influence on the cyclic R-curve is discussed. T2 - ESIAM19 CY - Trondheim, Norway DA - 09.09.2019 KW - fatigue crack growth KW - Additive Manufacturing KW - 316L KW - Cyclic R-curve KW - Laser Powder Bed Fusion KW - AM KW - L-PBF PY - 2019 AN - OPUS4-49412 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Madia, Mauro T1 - Effect of residual stresses on crack propagation in Laser Beam Melted (LBM) additively manufactured 316L N2 - Residual stresses count among the most limiting factors in the application of additively manufactured materials in safety relevant components subject to cyclic loading. The source of such stresses is inherent in the manufacturing Laser Beam Melted (LBM) process due to rapid cooling and solidification and their distribution in the specimen or component is not homogeneous, but it is usually characterized by high gradients. Moreover, the magnitude of the residual stress field depends very much on the orientation, being higher in the build direction. Many works in the literature advise to carry out a post-LBM treatment to relieve residual stresses, even though particular attention should be paid in choosing the parameters for the thermal treatment in order to avoid microstructural/phase transformations, which would affect greatly the mechanical properties of the material. Particularly in the case of the austenitic stainless steel 316L, it has been shown that annealing at high temperatures (above 900°C), besides relieving the residual stresses, may cause recrystallization, grain growth and even phase transformation. In contrast, if a too low annealing temperature is chosen in order to preserve the microstructure, the residual stresses cannot be completely relieved. This work aims to address the effect of residual stresses on short and long crack propagation for SEN(B) specimens made of 316L fabricated by LBM, in which notches have been machined by electro-discharge machining (EDM) on the mid-plane, perpendicular to the build direction. The specimens underwent different annealing treatments in inert atmosphere, in which the maximum temperature has been varied up to 900°C. The amount of residual stresses and their distribution has been measured by X-ray and neutron diffraction and the specimens have been subject to cyclic loading in a resonant testing machine. The tests show a massive influence of the residual stresses in the build direction on the resistance to fatigue crack propagation of additively manufactured 316L. Finally, a comparison with conventionally manufactured 316L is presented. T2 - Fourth Symposium on Structural Integrity of Additive Manufactured Materials and Parts CY - Gaylord National Resort And Convention Center; National Harbor, MD, USA DA - 07.10.2019 KW - Fatigue Crack Propagation KW - Additive Manufacturing KW - Residual Stresses PY - 2019 AN - OPUS4-49415 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wegner, Karl David T1 - Tuning the photoluminescence of inp quantum dots with gallium N2 - Semiconductor nanocrystals (quantum dots, QDs) are well known for their superior photophysical properties and enabled advancements in several key technologies of the 21st century and numerous technological applications. However, the most studied II-VI semiconductor nanocrystals contain the toxic heavy metal element cadmium, which is limiting their utilization in commercial applications. This has drawn the interest to alternative materials with less toxicity but having similar photophysical features. The newest generation of TV screens based on QDs have shown that there is a promising environmentally friendly alternative with similar optoelectronic properties, namely indium phosphide (InP) QDs. InP QDs possess a bulk band gap of 1.35 eV with an exciton Bohr radius of ca. 10 nm and thus allow to tune their photoluminescence (PL) from the visible to the near-infrared. Tuning the size and shape of InP QDs and thus tailor their optoelectronic properties can be achieved by different strategies, which range from different types and concentrations of precursors, synthesis temperature or post-synthetic manipulations like etching. The incorporation of other elements like Gallium within the InP core synthesis is another possibility. Using a GaP intermediate layer before growing a ZnS shell has been shown to increase the PL quantum yield, which has been attributed to reduced lattice strain and the removal of phosphor vacancies. Different Ga precursors were investigated but a thorough investigation in terms of their reactivity, localization in the QD and influence on the photophysical properties is lacking to date. In this contribution we will present the detailed investigation of the presence of two different Ga precursors within the InP core synthesis. Photophysical characterizations (steady-state and PL life-time measurements), transmission electron microscopy, XRD and EDX gave insights into the reactivity of the Ga precursors, the Ga localization in the InP core and influences on the photophysical properties. The variation of the precursor and surfactant concentration and the utilization of different ligands for the Ga precursor allowed tuning the PL emission towards the blue or the red. Depending on the used precursor type we observed the formation of larger-sized InP/GaP core/shell nanocrystals or the formation of InGaP alloy structures enabling to assess the blue range of emission (475 nm). T2 - Zsigmondy Colloquium CY - Dresden, Germany DA - 10.07.2019 KW - Indium phosphide KW - Quantum dots KW - Gallium doping PY - 2019 AN - OPUS4-49426 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - An, Biwen Annie T1 - Microbial modelling of sulfate-reducing bacteria (SRB) and methanogenic archaea (ME) using iron N2 - Sulfate reducing bacteria (SRB) and methanogenic archaea (MA) are commonly found in the oil and gas environments. The formation of hydrogen sulfide (HS-) is particularly concerning for the petroleum industry due to its corrosiveness. However, the activities of SRB are limited to the concentration of sulfate present in the environment, whereas methanogens can utilize substrates such as H¬2 for methanogenesis. MA is commonly found in sulfate-free environments, such as deep sediments, and are known to form interspecies electron transfer relationships with SRB. Recently, SRB and MA capable of microbiologically influenced corrosion (MIC) by using elemental iron as a direct electron source (EMIC) have gained increased attention. On the iron surface, EMIC-SRB can outcompete EMIC-MA in the presence of sulfate, but this changes as sulfate depletes. The formation of FeS on the metal surface can be further utilized by MA for methanogenesis as it provides a conductive path. However, the possible kinetics involved of the overall process are currently unknown. We obtained a co-culture of EMIC-SRB and EMIC-MA to investigate the growth rates and electrical potential changes under different environmental conditions, including changes in pH, temperature and salinity. Results indicate that under neutral conditions and using iron as the sole substrate, methane production (up to 5 mM) starts after sulfate was depleted. Electrochemical measurements will be conducted on the co-culture under different conditions to determine the changes in the electrical potential in correlation with the sulfate and methane concentration. Fluorescence and electron microscope images of the biofilm structure will be used to visualize cell distribution and morphology. This study embarks the first step of understanding the relationship between EMIC-SRB and EMIC-MA. Such knowledge is important for the field of microbial electrophysiology and can be further explored for industrial applications. T2 - 7th International Symposium on Applied Microbiology and Molecular Biology in Oil Systems (ISMOS-7) CY - Halifax, Canada DA - 18.06.2019 KW - MIC KW - Corrosion KW - FIB/SEM KW - Corrosion products KW - Bacteria KW - Archaea KW - Iron PY - 2019 AN - OPUS4-49420 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Werner, Tiago T1 - Investigation on short crack propagation in additive manufactured steel N2 - The assessment of high cycle fatigue in additive manufactured (AM) components is a challenge due to complex microstructure, anisotropic material behavior, residual stresses and porosity / lack-of-fusion defects. Due to the statistical distribution of defects, a high scatter band of S-N-curves is expected. The fracture mechanics-based fatigue assessment of additive manufactured components must consider the propagation of short cracks emanating from defects. In this work, the fatigue crack propagation resistance in the short and large crack regimes of additive and conventionally manufactured AISI 316L stainless steel is examined experimentally based on the cyclic R-curve. However, remaining residual stresses in the AM specimen lead to unexpected and dramatic crack-growth during the pre-cracking procedure. T2 - Workshop on Additive Manufacturing CY - BAM Berlin, Germany DA - 13.05.2019 KW - Fatigue crack growth KW - Additive Manufacturing KW - 316L KW - Cyclic R-curve KW - Laser Powder Bed Fusion KW - AM KW - L-PBF PY - 2019 AN - OPUS4-49419 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Burkert, Andreas T1 - Normentwurf für ein Prüfverfahren zur Bestimmung von Deckschichtwiderständen an Zinküberzügen mittels gelartiger Elektrolyte (WIPANO – GELELEK) N2 - Der Vortrag stellt das WIPANO-Vorhaben GELELEK vor. Zu Beginn werden die Messtechnik und die Projektidee kurz erläutert. Anschließend wird ein Überblick über die Projektpartner, Projektziele und Arbeitsschritte gegeben. T2 - Arbeitskreissitzung des DIN-Arbeitskreises NA 062-01-77 AA „Korrosionsprüfverfahren“ CY - Neuss, Germany DA - 24.10.2019 KW - Deckschichtbildung KW - Gelartige Elektrolyte KW - Korrosion KW - Zinküberzüge PY - 2019 AN - OPUS4-49411 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Spranger, Felix A1 - Schirdewahn, S. A1 - Kromm, Arne A1 - Merklein, M. A1 - Hilgenberg, Kai T1 - On the influence of tib2, tic and tin hard particles on the microstructure of localized laser dispersed aisi d2 tool steel surfaces N2 - The control of friction and wear is a major concern in many industrial applications. A promising method for a tailored surface modification is the so-called laser implantation technique. This method combines surface texturing and material optimization in one processing step by a localized dispersing of hard ceramic particles using pulsed laser radiation. Wear resistant, protruding micrometric features (implants) with defined geometry can be created in deterministic pattern where needed on highly stressed surfaces, i.e. on forming or cutting tools. However, in order to maintain the implants over the tool’s lifetime, a suitable selection of hard ceramic particles is a prerequisite. They must provide a defect-free Metal Matrix Composite with a high share of homogeneously distributed particles and especially a high implant hardness. In this study TiN, TiC and TiB2 hard particles were compared as implant materials for the first time. By a systematic variation of the pulse power and pulse duration, their dispersing behavior and influence on the material properties of AISI D2 tool steel was investigated. Although all powder materials had grain sizes smaller than 10 µm, it was possible to disperse them by pulsed laser radiation and to obtain defect-free protruding implants. The highest share of dispersed particles (~64 %) was observed for TiB2. By scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy, it was also shown that a significant share of the pre-placed particles was dissolved by the laser beam and precipitated as nanometer sized particles within the matrix during solidification. These in-situ formed particles have a decisive influence on the material properties. While the TiN and TiC implants have shown maximum hardness values of 750 HV1 and 850 HV1, the TiB2 implants have shown the highest hardness values with more than 1600 HV1. By X-ray diffraction, it was possible to ascribe the lower hardness values of TiC and TiN implants to high amounts of retained austenite in the metal matrix. By implanting TiB2, the formation of retained austenite was successfully suppressed due to the in-situ formation of TiC particles, which was proven by electron backscatter diffraction. In conclusion, all the implant materials are basically suitable for laser implantation on AISI D2 tool steel. However, TiB2 has shown the most promising results. T2 - 38th International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics CY - Orlando, FL, USA DA - 07.10.2019 KW - Laser implantation KW - Surface texturing KW - AISI D2 KW - TiB2 PY - 2019 SN - 978-1-940168-1-42 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-49317 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hemmleb, M. A1 - Bettge, Dirk ED - Petzow, G. T1 - In-situ Messung der 3D-Topografie von Bruchflächen im REM N2 - Die Abbildung von Bruchflächen im Rasterelektronenmikroskop (REM) liefert hochaufgelöste Bilddaten, die für die mikrofraktografische Bewertung von Bruchmechanismen unerlässlich sind. Die Ermittlung von Bruchmechanismen ist oft ein wichtiger Teil von Schadensanalysen zur Ermittlung der Bruchursache. Durch den Abbildungsprozess im REM gehen räumliche Informationen im Normalfall größtenteils verloren und können daher nicht zur Präzisierung des Bruchmechanismus herangezogen werden. Um räumliche Informationen von Probenoberflächen im REM zu erfassen, gibt es verschiedene Methoden. Die für die Ermittlung der 3D-Topografie bereits länger eingeführten Verfahren mittels Proben- oder Strahlkippung können die Berechnung des Oberflächenmodells erst nach der seriellen Aufnahme mehrerer Bilder vornehmen. Mit der Verwendung eines segmentierten Rückstreudetektors ist dagegen die Erzeugung eines 3D-Oberflächenmodells während der Bildaufnahme praktisch in Echtzeit möglich. Die Probentopografie wird gleichzeitig mit dem Bildeinzug dargestellt und gespeichert. T2 - Metallographietagung 2019 CY - Dresden, Germany DA - 18.09.2019 KW - Fraktografie KW - Schadensanalyse KW - Topografie KW - 3D KW - REM PY - 2019 SN - 978-3-88355-417-4 VL - 2019/53 SP - 175 EP - 180 PB - DGM AN - OPUS4-49332 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Artinov, Antoni A1 - Karkhin, V. A1 - Bachmann, Marcel A1 - Rethmeier, Michael T1 - Mathematical modeling of the geometrical differences between the weld end crater and the steady-state weld pool N2 - The geometrical characteristics of the weld end crater are commonly used for the validation of numerical results in welding simulation. A semi-analytical model calculating the cooling stage of the welding process after the moving energy source is turned off has been developed. A solution for various combinations of heat sources and workpieces has been found. The theoretical limits for the heat transfer of the absorbed energy during cooling in a thin plate and a semi-infinite body were studied. It is shown that after turning off the energy source, an additional melting of the base material in longitudinal direction may occur. The developed technique is applied to complete-penetration keyhole laser beam welding of a 2 mm thick austenitic chromium-nickel 316L steel plate at a welding speed of 20 mm/s and a laser power of 2.3 kW. The results show a theoretical increase of the weld end crater length in comparison to the length of the steady-state weld pool of up to 19 %. A shift of the centre of the end crater, in which the solidification of the liquid metal ends, towards the tail of the end crater relative to the axis of the heat source at the time of its termination, was computed. The speed and the direction of crystallization of the molten material in the weld pool and the end crater were found to be different. A good agreement between the computational results and the welding experiments was achieved. T2 - ICALEO 2019 - The International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics (Proceedings) CY - Orlando, FL USA DA - 07.10.2019 KW - Keyhole mode welding KW - Weld pool shape KW - End-crater KW - Heat conduction PY - 2019 UR - http://icaleo.conferencespot.org/2019-proceedings?qr=1 SN - 978-1-940168-1-42 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-49344 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Artinov, Antoni T1 - A decoupling numerical approach for the study of hot cracking formation during high power keyhole mode welding of steel plates with a high sheet thickness N2 - The weld pool dynamics and shape play a fundamental role in keyhole mode welding. The presented work aims the experimental and numerical investigation of the influence of the weld pool characteristics on the formation of hot cracking. The experimental procedure allows recording the molten pool in the longitudinal section of a butt joint configuration of 15 mm thick structural steel and transparent quartz glass by using a high-speed video camera and two thermal imaging cameras. The observations show that the dimensions of the weld pool vary depending on the depth. The regions close to the surface form a teardrop-shaped weld pool. A bulge-region and its temporal evolution are observed approximately in the middle of the depth of the weld pool, where hot cracking appears. A numerical framework including models for the weld pool dynamics, global temperature field, transient stress state, crystal growth, diffusion and macro-segregation and subroutines for their one-way couplings is developed. The numerically obtained and experimentally observed results are in a good agreement. It is shown that the bulge-region leads to a delay in the solidification behavior, increased temporal tensile stresses and accumulation of impurities in the defect region and hence enhance the probability of hot cracking formation. T2 - Colloquium, Dept. Materials Science & Engineering, The Ohio State University CY - Columbus, Ohio, USA DA - 18.10.2019 KW - Keyhole mode welding KW - Weld pool shape KW - Bulge KW - Hot cracking PY - 2019 AN - OPUS4-49339 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Artinov, Antoni T1 - Mathematical modeling of the geometrical differences between the weld end crater and the steady-state weld pool N2 - The geometrical characteristics of the weld end crater are commonly used for the validation of numerical results in welding simulation. A semi-analytical model calculating the cooling stage of the welding process after the moving energy source is turned off has been developed. A solution for various combinations of heat sources and workpieces has been found. The theoretical limits for the heat transfer of the absorbed energy during cooling in a thin plate and a semi-infinite body were studied. It is shown that after turning off the energy source, an additional melting of the base material in longitudinal direction may occur. The developed technique is applied to complete-penetration keyhole laser beam welding of a 2 mm thick austenitic chromium-nickel 316L steel plate at a welding speed of 20 mm/s and a laser power of 2.3 kW. The results show a theoretical increase of the weld end crater length in comparison to the length of the steady-state weld pool of up to 19 %. A shift of the centre of the end crater, in which the solidification of the liquid metal ends, towards the tail of the end crater relative to the axis of the heat source at the time of its termination, was computed. The speed and the direction of crystallization of the molten material in the weld pool and the end crater were found to be different. A good agreement between the computational results and the welding experiments was achieved. T2 - ICALEO 2019 - The International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics CY - Orlando, FL, USA DA - 07.10.2019 KW - Keyhole mode welding KW - Weld pool shape KW - End-crater KW - Heat conduction PY - 2019 AN - OPUS4-49341 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Suárez Ocano, Patricia T1 - Thermodynamic study of a refractory complex concentrated alloy using the CALPHAD method N2 - Introduction/purpose: Multi-principal-element alloys (MPEAs), also known as complex concentrated alloys (CCAs), have recently come to the attention of the scientific community due to some interesting and unexpected microstructures, and their potential for improving properties such as, e.g. mechanical strength and oxidation resistance in high temperature structural applications. The AlMo0.5NbTa0.5TiZr refractory (r)CCA is one such candidate, showing a two-phase microstructure after a two-stage heat treatment under argon atmosphere at a controlled cooling rate. Since the application conditions intended for this alloy require a long-term high temperature (> 700 °C) mechanical and oxidation resistance, it becomes necessary to assess the possible phase development in this regime. Methods: In this contribution, the CALPHAD method is used to calculate phase equilibria for the AlMo0.5NbTa0.5TiZr CCA in the presence and absence of oxygen. Equilibrium phase amount evolution with temperature and Scheil Model for solidification (e.g. Fig.1a and Fig.1b, respectively) are analyzed, which are obtained using the databases TCNI9 and TTNI7 and the Gibbs energy minimizer in the Thermo-Calc software. Results: The diagrams reveal that two BCC-based phases could form during alloy solidification, where one phase would be enriched with Mo, Nb and Ta while the other phase, with Al, Ti and Zr. Activity oxides diagrams show that a stable form of aluminum oxide (α-Al2O3, Pearson symbol: hR10, corundum) can be formed. Results obtained by both databases, as well as discrepancies between property phase and Scheil approaches are discussed on the base of experimental results. Conclusions: A modeling tool is used to support alloy characterization and development, providing also the possibility to feedback information to improve existing thermodynamic databases. T2 - EUROMAT 2019 CY - Stockholm, Sweden DA - 01.09.2019 KW - CALPHAD databases analysis KW - Thermodynamic analysis KW - Complex concentrated alloy (CCA) PY - 2019 AN - OPUS4-49345 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hemmleb, M. T1 - In-situ Messung der 3D-Topografie von Bruchflächen im REM N2 - Die Abbildung von Bruchflächen im REM liefert hochaufgelöste Bilddaten, die für die mikrofraktografische Bewertung von Bruchmechanismen unerlässlich sind. Durch den Abbildungsprozess im REM gehen räumliche Informationen im Normalfall größtenteils verloren. Mit der Verwendung eines segmentierten Rückstreudetektors ist dagegen die Erzeugung eines 3D-Oberflächenmodells während der Bildaufnahme praktisch in Echtzeit möglich. Die hier beschriebene Untersuchung soll die Anwendbarkeit des Verfahrens auf Bruchflächen zeigen. Zukünftig können Topografiedaten dazu beitragen, Bruchflächen besser zu interpretieren. T2 - Metallographietagung 2019 CY - Dresden, Germany DA - 18.09.2019 KW - Fraktografie KW - Schadensanalyse KW - Topografie KW - 3D PY - 2019 AN - OPUS4-49330 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klein, Ulrich T1 - Messing unter Druck N2 - Schäden an verschiedenen Rohrverbindungs-Systemen im Sanitärbereich mit Bauteilen aus Messing. T2 - GfKORR Arbeitskreis Schadensanalyse CY - Frankfurt a.M., Germany DA - 17.10.2019 KW - Pressverbindung KW - Spannungsrisskorrosion KW - Messing KW - Schadensanalyse PY - 2019 AN - OPUS4-49335 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brunner-Schwer, C. ED - Graf, B. ED - Schreiber, F. ED - Rethmeier, Michael T1 - Highspeed-Plasma-Laser Cladding (HPLC) als hybrides Beschichtungsverfahren: Evaluierung des Einsatzpotentials für hohe Prozessgeschwindigkeiten N2 - Das Plasma-Pulver-Auftragschweißen ist ein Verfahren, dass hohe Auftragraten ermöglicht, jedoch auch eine erhöhte thermische Belastung des Bauteiles verursacht. Laser-Pulver- Auftragschweißen hingegen erreicht eine hohe Präzision und eine geringe Aufmischung, erfordert jedoch ein kostspieliges Hochleistungslasersystem und erreicht im Vergleich nur geringe Auftragraten, was zu hohen Verarbeitungskosten führt. Eine Kopplung von Laser- und Lichtbogenenergie in einer gemeinsamen Prozesszone zielt darauf ab, die jeweiligen Vorteile beider Technologien zu nutzen. Dies betrifft insbesondere die Effizienz der Wärmeausnutzung und der Nutzung des Zusatzwerkstoffs. Es wird ein Plasma-Laser-Hybrid-Prozess als Highspeed-Plasma-Laser-Cladding-Technologie (HPLC) für Beschichtungs- sowie Instandsetzungszwecke vorgestellt. Gezeigt werden Ergebnisse mit Prozessgeschwindigkeiten von 10 m/min bei Laserleistungen von 2 kW, dabei können Flächenraten von mehr als 1 m2/h erreicht werden. Effiziente Beschichtungen von großen Flächen, beispielsweise auf rotationssymmetrischen Bauteilen stellen ein relevantes Anwendungsfeld für diesen Technologieansatz dar. Die Nickelbasislegierung Inconel 625 wird als Korrosionsschutzwerkstoff eingesetzt. Im Rahmen der Verfahrensprüfung werden die hergestellten Beschichtungen einer EDX Messung unterzogen. Prozesscharakteristische Kenngrößen wie z.B. die Auftragrate werden vorgestellt und vor dem Hintergrund wirtschaftlicher Kennzahlen diskutiert. Zusätzlich werden die Aufmischung, Spurgeometrie und Wärmeeinflusszone der Spuren und Schichten ausgewertet. Im Vergleich zum Laser-Pulver-Auftragschweißen werden Spuren bei hohen Prozessgeschwindigkeiten mit einer hohen Auftragrate erzeugt. T2 - DVS Congress 2019 CY - Rostock, Germany DA - 16.09.2019 KW - Highspeed-plasma-laser-cladding KW - Korrosionsschutz KW - Laser KW - Plasma KW - Auftragschweißen PY - 2019 SP - n.b. AN - OPUS4-49364 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fabry, Çağtay T1 - Digitalization and Open Science in Welding Research N2 - The talk will give an overview of past, ongoing and future activities at BAM welding divisions, specifically those regarding prospects and challenges of the ongoing digital transformation and the move to more accessible research data (open science) with concerns to welding research. We will discuss current ways to publish and share research results inside the welding community and highlight approaches and advancements from other scientific fields to improve accessibility and reproducibility. We would also like to discuss the feasibility of integrating open science principles into the current IIW landscape of meetings, publications and education. In Addition we will introduce our upcoming series of workshops organized by BAM focusing on defining and implementing an open source file format specifically designed to publish and exchange high quality welding research data. T2 - The 72nd IIW Annual Assembly and International Conference 2019 CY - Bratislava, Slovakia DA - 07.07.2019 KW - Digitalization KW - Open science KW - Welding KW - Open data KW - Research data management PY - 2019 AN - OPUS4-49381 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brunner-Schwer, C. T1 - Highspeed-Plasma-Laser-Cladding als hybrides Beschichtungs-Verfahren N2 - Das Plasma-Pulver-Auftragschweißen ist ein Verfahren, dass hohe Auftragraten ermöglicht, jedoch auch eine erhöhte thermische Belastung des Bauteiles verursacht. Laser-Pulver-Auftragschweißen hingegen erreicht eine hohe Präzision und eine geringe Aufmischung, erfordert jedoch ein kostspieliges Hochleistungslasersystem und erreicht im Vergleich nur geringe Auftragraten, was zu hohen Verarbeitungskosten führt. Eine Kopplung von Laser- und Lichtbogenenergie in einer gemeinsamen Prozesszone zielt darauf ab, die jeweiligen Vorteile beider Technologien zu nutzen. Dies betrifft insbesondere die Effizienz der Wärmeausnutzung und der Nutzung des Zusatzwerkstoffs. Es wird ein Plasma-Laser-Hybrid-Prozess als Highspeed-Plasma-Laser-Cladding-Technologie (HPLC) für Beschichtungs- sowie Instandsetzungszwecke vorgestellt. Gezeigt werden Ergebnisse mit Prozessgeschwindigkeiten von 10 m/min bei Laserleistungen von 2 kW, dabei können Flächenraten von mehr als 1 m2/h erreicht werden. Effiziente Beschichtungen von großen Flächen, beispielsweise auf rotationssymmetrischen Bauteilen stellen ein relevantes Anwendungsfeld für diesen Technologieansatz dar. Die Nickelbasislegierung Inconel 625 wird als Korrosionsschutzwerkstoff eingesetzt. Im Rahmen der Verfahrensprüfung werden die hergestellten Beschichtungen einer EDX Messung unterzogen. Prozesscharakteristische Kenngrößen wie z.B. die Auftragrate werden vorgestellt und vor dem Hintergrund wirtschaftlicher Kennzahlen diskutiert. Zusätzlich werden die Aufmischung, Spurgeometrie und Wärmeeinflusszone der Spuren und Schichten ausgewertet. Im Vergleich zum Laser-Pulver-Auftragschweißen werden Spuren bei hohen Prozessgeschwindigkeiten mit einer hohen Auftragrate erzeugt. T2 - DVS Congress CY - Rostock, Germany DA - 16.09.2019 KW - Highspeed-plasma-laser-cladding KW - Korrosionsschutz KW - Laser KW - Plasma KW - Auftragschweißen PY - 2019 AN - OPUS4-49363 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Straße, Anne T1 - Investigation of cladded buffering on thick duplex plates for laser welding N2 - Because of its excellent corrosion resistance, a high tensile strength together with a high ductility, duplex stainless steel 2205 offers many areas of application in the chemical and the offshore industry, to name just two. Though welding, especially laser beam welding accompanied by high cooling rates, duplex steels tend to perform higher ferrite contents in weld metal upon cooling down from melting temperature as the base metal. This trend leads to a reduction of the ductility as well as the corrosion resistance of the weld joint. To overcome this problem a solution, based on buffering the plate edges by laser metal deposition with material containing higher Ni concentrations prior to the laser welding was suggested. This method offers more benefits in comparison to conventional usage of higher Ni-alloyed filler wire due to the better control over Ni-distribution in the weld seam, resulting in balanced austenite- ferrite ratio everywhere in the weld metal. In this context different mixtures of duplex and nickel powder were investigated as well as different process parameters, that enable a smooth surface structure with slightly reduced ferrite contents. In a second step the possibility of welding those edges defect free with standard parameters while achieving balanced austenite- ferrite ratio was verified with metallographic analysis of the microstructure, Electron Backscatter Diffraction (EBSD) and impact testing according to Charpy. The improved corrosion resistance of the welds in comparison to unbuffered ones was observed with the ASTM G48 standard test method. T2 - IIW 2019 CY - Bratislava, Slowakia DA - 07.07.2019 KW - Stainless Steel KW - Laser Metal Deposition KW - Laser Beam Welding KW - Duplex PY - 2019 AN - OPUS4-49366 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fabry, Çağtay T1 - WelDX - towards a common file format for open science in welding N2 - WelDX is a newly started research project at BAM publicly funded by the German Federal Ministry of Education and Research. Over the course of three years the project aims to build the foundation for a publicly accessible file format and to foster research collaboration in arc welding on a national and international level. The talk will motivate benefits and discuss challenges of using a common file format designed to describe, store and share arc welding research data in the scope of "Open Science". By using common open source software and tools, welding data will be made more accessible and reusable so that new scientific practices may emerge. The proposed file format aims to be easy to use for common welding applications while also offering the possibility to describe complex experiments for state of the art welding research. In addition the talk will illustrate how in the future other facilities and researchers will be able to use experimental arc welding data generated at BAM for their own research, for example to conduct their own data analysis or welding process and thermo-mechanical simulations. T2 - The 72nd IIW Annual Assembly and International Conference 2019 CY - Bratislava, Slovakia DA - 07.07.2019 KW - Welding KW - Research data management KW - Open science KW - Open data KW - Digitalization PY - 2019 AN - OPUS4-49382 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Straße, Anne T1 - Quality improvement of laser welds on thick duplex plates by laser cladded buttering N2 - Because of its excellent corrosion resistance, high tensile strength and high ductility, duplex stainless steel 2205 offers many areas of application. Though laser beam welding accompanied by high cooling rates, duplex steels tend to perform higher ferrite contents in weld metal as the base metal, which leads to a reduction of ductility and corrosion resistance of the weld joint. To overcome this problem, a solution, based on buttering the plate edges by laser metal deposition (LMD) with material containing higher Ni concentrations prior to laser welding was suggested. In this context different process parameters for LMD and different mixtures of duplex and nickel powder, were investigated. In a second step the possibility of welding those edges defect free while achieving balanced austenite-ferrite ratio was verified with metallographic analysis, Electron Backscatter Diffraction (EBSD) and impact testing according to Charpy. The improved corrosion resistance was observed with ASTM G48 standard test method. T2 - Lasers in Manufacturing- LiM 2019 CY - Munich, Germany DA - 24.07.2019 KW - Stainless Steel KW - Laser Metal Deposition KW - Laser Beam Welding KW - Duplex PY - 2019 AN - OPUS4-49365 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Koclega, Damian A1 - Radziszewska, A. A1 - Dymek, S. A1 - Kranzmann, Axel T1 - Corrosion behaviour of Ni-Cr-Mo-W coatings in environments containing sulfur N2 - The ferritic steel 13CrMo4-5 due to good properties with relation to attractive price is frequently use in power plants industry. According EN10028-2 this steel can be used up to 570 °C because of its creep behavior but its corrosion resistance limits the use frequently to lower temperatures, depending on gas temperature and slag formation. The corrosion test were performed in environment containing mixture of gases like: O2, COx, SOx and ashes, with elements e.g. Na, Cl, Ca, Si, C, Fe, Al. Exposure time was respectively 240 h, 1000 h and 4500 h in temperature 600 °C. The oxide scale on the 13CrMo4-5 steel was significant thicker than for In686 coating and the difference increase according for longer exposure time. The microstructure, chemical and phase composition of the oxide scales were investigated by means of a light microscope, the electron scanning and transmission microscopes (SEM,TEM) equipped with the EDS detectors. T2 - Gordon Research Conference CY - New London, New Hampshire, USA DA - 21.07.2019 KW - High temperature KW - Corrosion resistance KW - Laser cladding KW - Inconel 686 KW - Aggressive environment PY - 2019 AN - OPUS4-49358 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Voigt, Marieke A1 - von Werder, Julia A1 - Meng, Birgit ED - Caprai, V. ED - Brouwers, H. J. H. T1 - Investigation of the zonation of thermally treated ultra high performance concrete N2 - Ultra high performance concrete (UHPC) is characterised by its high compressive strength of more than 150 MPa and its high durability. Due to thermal treatment at 90°C a strength comparable to the 28-days-strength can be achieved immediately after the treatment and in some cases can be even further increased up to 30 %. The explanations for the increase in strength are the accelerated hydration of the clinker minerals and the intensified pozzolanic reaction contributing to a denser microstructure and hence, a high performance in compressive strength. Former research shows that thermal treatment can lead to inhomogeneities in form of a visible zonation within the cross-section. The width of the margin increases with shorter pre-storage time before the thermal treatment and with omitting protective measures against desiccation during the treatment. Specimens exhibiting a zonation typically show a lower compressive strength compared to the undisturbed reference whereas changes in chemistry, mineral content and microstructure were not reported in detail. In this study the zonation of thermally treated UHPC is investigated with respect to its chemistry, mineral composition and microstructure to allow predictions on durability and strength development. Measurements show a change in pore sizes, minerals phase composition and element distribution leading to the visible zonation and weaker bending tensile strength compared to the reference. T2 - 2nd International Conference of Sustainable Building Materials CY - Eindhoven, Netherlands DA - 12.08.2019 KW - UHPC KW - Thermal treatment KW - Zonation KW - Desiccation KW - Microstructure KW - Durability PY - 2019 VL - 2 SP - 185 EP - 193 AN - OPUS4-49479 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schaupp, Thomas T1 - „Richtig warm und trotzdem kalte Risse“ – Wie werden Kaltrisse in hochfesten Feinkornbaustählen beim Einsatz moderner Lichtbogenverfahren vermieden? N2 - Um den wachsenden Anforderungen an den stofflichen und konstruktiven Leichtbau sowie den Forderungen nach Ressourceneffizienz Rechnung zu tragen, werden in vielen Industriebranchen zunehmend höherfeste Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen über 690 MPa eingesetzt. Allerdings werden mit zunehmender Festigkeit deutlich höhere Anforderungen an deren schweißtechnische Verarbeitung gestellt, da die Sensibilität gegenüber einer Herabsetzung der mechanischen Eigenschaften durch den beim Schweißen aufgenommenen diffusiblen Wasserstoff mit steigender Festigkeit zunehmen kann. In den vergleichenden Untersuchungen von konventionellem Übergangslichtbogen und modifiziertem Sprühlichtbogen bei reduziertem Nahtöffnungswinkel konnte gezeigt werden, dass die Schweißprozessparameter die in das Schweißgut eingebrachte Wasserstoffkonzentration beeinflussen. Grundsätzlich ist den erarbeiteten Ergebnissen zu entnehmen, dass im Schweißgut von Stumpfstoßverbindungen mit reduziertem Nahtöffnungswinkel erhöhte mittlere Wasserstoffkonzentrationen vorliegen. Diese können mit geeigneten Wärmeführungen signifikant reduziert werden. Dabei erwies sich eine Nachwärmprozedur aus der Schweißwärme heraus als zielführend. Zudem konnte der Effekt der Nachwärmprozedur anhand fremdbeanspruchter Kaltrissprüfungen nachgewiesen werden. T2 - Vortragsreihe des DVS Bezirksverbandes Berlin CY - Berlin, Germany DA - 30.10.2019 KW - Hochfeste Feinkornbaustähle KW - Kaltrisse KW - MAG-Schweißen KW - TEKKEN-Test KW - Schallemmission PY - 2019 AN - OPUS4-49461 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - von Oertzen, Alexander T1 - Marktüberwachung bei Explosivstoffen und Pyrotechnik – Hintergründe und Beispiele N2 - Bei der Marktüberwachung im Bereich Explosivstoffe und Pyrotechnik stehen die Behörden der Länder immer wieder vor dem Problem, mit ausreichenden Kenntnissen über die Vielfalt der Produkte ausgestattet zu sein. Darüber hinaus lassen sich nur in seltenen Fällen im Rahmen der Marktüberwachung Prüfungen mit der regulären Funktion des Explosivstoffs oder der Pyrotechnik durchführen. Dadurch konzentriert sich die Überwachung vor allem auf äußere Merkmale und die Kennzeichnung. In dem Vortrag werden anhand von Beispielen die technischen und rechtlichen Hintergründe für entsprechende Kontrollen dargestellt und mit den Erfahrungen der an der Marktüberwachung Beteiligten abgeglichen. T2 - Erfahrungsaustausch mit dem Land Baden-Württemberg CY - Stuttgart, Germany DA - 24.10.2019 KW - Pyrotechnik KW - Marktüberwachung KW - Explosivstoffe PY - 2019 AN - OPUS4-49431 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - von Werder, Julia T1 - Hydrothermal Treatment of Ultra-High-Performance Concrete: Mechanical Propertoes and Phase Composition N2 - The advantages of treating prefabricated components made of Ultra-High-Performance Concrete (UCPC) at 90 °C are largely recognized, while hydrothermal treatment at 185 °C and the corresponding saturation pressure of 1.1 MPa, in contrast, is not applied in building practice so far and was studied only by a few researchers. In the research presented, the parameters pre-storage-time before treatment and dwell time in the autoclave were systematically varied. The results illustrate in which way compressive strength increases with the duration of treatment. Already samples which were only heated up and immediately cooled down show an increase in strength compared to the 28-day reference of about 10 %. After 20 h the maximum increase of about 25 % is reached. Interestingly the compressive strength of samples treated very long hardly decreases. It can be therefore concluded that for the composition investigated the achievable mechanical strength is not severely sensitive regarding the duration of the treatment. Also, pre-storage times before autoclaving longer than 0.5 days showed no significant impact on strength development. The phase composition measured by XRD exhibits significant changes compared to the reference. The amount of ettringite and portlandite have vanished, the cement clinker phases are substantially decreased and hydroxylellestadite and hydrogarnet are formed as new phases. The increase in strength can be assigned to an improved pozzolanic and hydraulic reaction. Contradictory to literature, there was found no obermorite, a mineral which is known to be susceptible for disintegration at Long autoclaving duration. This explains why no significant strength loss appeared. T2 - 15th International Congress on the Chemistry of Cement CY - Prague, Czech Republik DA - 16.09.2019 KW - Hydrothermal treatment KW - UHPC KW - Phase composition KW - Mechanical strength PY - 2019 AN - OPUS4-49469 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simkin, Roman 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 - Voigt, Marieke T1 - Investigation of the zonation of thermally treated ultra high performance concrete N2 - Ultra high performance concrete (UHPC) is characterised by its high compressive strength of more than 150 MPa and its high durability. Due to thermal treatment at 90°C a strength comparable to the 28-days-strength can be achieved immediately after the treatment and in some cases can be even further increased up to 30 %. The explanations for the increase in strength are the accelerated hydration of the clinker minerals and the intensified pozzolanic reaction contributing to a denser microstructure and hence, a high performance in compressive strength. Former research shows that thermal treatment can lead to inhomogeneities in form of a visible zonation within the cross-section. The width of the margin increases with shorter pre-storage time before the thermal treatment and with omitting protective measures against desiccation during the treatment. Specimens exhibiting a zonation typically show a lower compressive strength compared to the undisturbed reference whereas changes in chemistry, mineral content and microstructure were not reported in detail. In this study the zonation of thermally treated UHPC is investigated with respect to its chemistry, mineral composition and microstructure to allow predictions on durability and strength development. Measurements show a change in pore sizes, minerals phase composition and element distribution leading to the visible zonation and weaker bending tensile strength compared to the reference. T2 - 2nd International Conference of Sustainable Building Materials CY - Einhoven, Netherlands DA - 11.08.2019 KW - UHPC KW - Thermal treatment KW - Zonation KW - Desiccation KW - Microstructure KW - Durability PY - 2019 AN - OPUS4-49472 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Babutzka, Martin A1 - Burkert, Andreas A1 - Heise, Svenja A1 - Heyn, A. T1 - Korrosionsuntersuchungen mit gelartigen Elektrolyten an Zink - Eine innovative Prüfmethodik N2 - Ein neuer Ansatz bei elektrochemischen Korrosionsuntersuchungen kann durch den Einsatz von gelartigen Elektrolyten als Alternative zu wässrigen Prüfelektrolyten beschritten werden. Gelartige Elektrolyte ermöglichen minimalinvasive Untersuchungen an natürlich gebildeten Zinkdeckschichten. Dadurch können korrosionsrelevante Kennwerte ermittelt werden, die Aussagen zur Deckschichtbildung und zur Stabilität von atmosphärisch gebildeten Deckschichten erlauben. In diesem Beitrag wird anhand verschiedener Untersuchungen an Reinzink der Mehrwert von gelartigen Elektrolyten für die Korrosionsforschung und -prüfung verdeutlicht. Darüber hinaus werden neue Erkenntnisse zur Deckschichtbildung von Zink unter atmosphärischen Bedingungen vorgestellt. T2 - GfKORR-Jahrestagung 2019 CY - Frankfurt a. M. DA - 12.11.2019 KW - Zink KW - Gelartige Elektrolyte KW - Korrosionsuntersuchungen KW - Deckschichtbildung PY - 2019 SN - 978-3-935406-71-0 SP - 53 EP - 64 AN - OPUS4-49642 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Straße, Anne T1 - Nahteigenschaftsverbesserung von dickwandigen laserstrahlgeschweißten Duplexblechen mittels pulveraufgetragenen Pufferschichten N2 - Der Duplexstahl 2205 bietet aufgrund seiner guten Korrosionsbeständigkeit und der hohen erreichbaren Festigkeitswerte bei guter Duktilität, zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Jedoch wurde beim Schweißen von Duplexstählen eine Verschiebung des Gleichgewichts zwischen Austenit- und Ferritanteil hin zu höheren Ferritgehalten und damit negativen mechanischen und Korrosionseigenschaften beobachtet. Um diesem Umstand entgegenzuwirken, werden häufig spezielle Schweißzusätze mit höheren Nickelanteilen genutzt, welche bei dickwandigen Strukturen jedoch nicht über die gesamte Schweißnahttiefe nachgewiesen werden können. Dies führt zu unterschiedlichen Eigenschaften und einer höheren Korrosionsanfälligkeit im Wurzelbereich. Eine Möglichkeit die gleichmäßige Verteilung von Legierungselementen innerhalb der Naht zu gewährleisten, bietet die Erzeugung von Pufferschichten mittels Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPA). In diesem Zusammenhang wurden Duplexpulver mit unterschiedlichen Nickelgehalten und verschiedene LPA-Prozessparameter untersucht, die eine ebene Schichtbildung mit verringerten Ferritgehalten ermöglichen. In einem zweiten Schritt konnte nachgewiesen werden, dass das Laserstrahlschweißen der beschichteten Kanten bei üblichen Prozessparametern möglich ist und zu fehlerfreien Schweißnähten mit ausgeglichenem austenitisch- ferritischem Gefüge führt. Der Einfluss unterschiedlicher Schutzgase und verschiedener Nickelgehalte auf die Gefügestruktur wurde für die Beschichtungen und Laserstrahlschweißungen mit Hilfe von Schliffbildern und Electron Backscatter Diffraction (EBSD) ausgewertet, wobei gezeigt werden konnte, dass bei ausreichend hohem Nickelgehalt ein feinkörniges Gefüge sowohl in der Pufferschicht als auch der Schweißnaht vorliegt. Die Korrosionsbeständigkeit der Schweißnähte wurde durch Korrosionsuntersuchungen überprüft. T2 - 40. Assistentenseminar der Füge- und Schweißtechnik, WGF (Wissenschaftliche Gesellschaft Fügetechnik) CY - Braunlage, Germany DA - 25.09.2019 KW - LPA KW - Pufferschichten KW - Duplex PY - 2019 AN - OPUS4-49658 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Straße, Anne T1 - Nahteigenschaftsverbesserung von dickwandigen Laserstrahlgeschweißten Duplexblechen mittels pulveraufgetragenen Pufferschichten N2 - Der Duplexstahl 2205 bietet aufgrund seiner guten Korrosionsbeständigkeit und der hohen erreichbaren Festigkeitswerte bei guter Duktilität, zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Jedoch wurde beim Schweißen von Duplexstählen eine Verschiebung des Gleichgewichts zwischen Austenit- und Ferritanteil hin zu höheren Ferritgehalten und damit negativen mechanischen und Korrosionseigenschaften beobachtet. Um diesem Umstand entgegenzuwirken, werden häufig spezielle Schweißzusätze mit höheren Nickelanteilen genutzt, welche bei dickwandigen Strukturen jedoch nicht über die gesamte Schweißnahttiefe nachgewiesen werden können. Dies führt zu unterschiedlichen Eigenschaften und einer höheren Korrosionsanfälligkeit im Wurzelbereich. Eine Möglichkeit die gleichmäßige Verteilung von Legierungselementen innerhalb der Naht zu gewährleisten, bietet die Erzeugung von Pufferschichten mittels Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPA). In diesem Zusammenhang wurden Duplexpulver mit unterschiedlichen Nickelgehalten und verschiedene LPA-Prozessparameter untersucht, die eine ebene Schichtbildung mit verringerten Ferritgehalten ermöglichen. In einem zweiten Schritt konnte nachgewiesen werden, dass das Laserstrahlschweißen der beschichteten Kanten bei üblichen Prozessparametern möglich ist und zu fehlerfreien Schweißnähten mit ausgeglichenem austenitisch- ferritischem Gefüge führt. Der Einfluss unterschiedlicher Schutzgase und verschiedener Nickelgehalte auf die Gefügestruktur wurde für die Beschichtungen und Laserstrahlschweißungen mit Hilfe von Schliffbildern und Electron Backscatter Diffraction (EBSD) ausgewertet, wobei gezeigt werden konnte, dass bei ausreichend hohem Nickelgehalt ein feinkörniges Gefüge sowohl in der Pufferschicht als auch der Schweißnaht vorliegt. Die Korrosionsbeständigkeit der Schweißnähte wurde durch Korrosionsuntersuchungen überprüft. T2 - WerkstoffWoche 2019 CY - Dresden, Germany DA - 18.09.2019 KW - LPA KW - Duplex KW - Pufferschichten PY - 2019 AN - OPUS4-49656 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Krütt, Enno A1 - Wallau, Wilma A1 - Meng, Birgit A1 - Greim, M. A1 - Pirskawetz, Stephan T1 - Automatisierte AKR-Prüfung im 60 °C-Betonversuch T1 - Automated ASR Concrete Prism Testing at 60 degrees C N2 - Der 60 °C-Betonversuch ist eine in Deutschland und international verbreitete Methode um die Empfindlichkeit von Gesteinskörnungen und Betonen hinsichtlich einer Alkali-Kieselsäure Reaktion (AKR) zu prüfen. Dieser Beitrag stellt eine neuentwickelte automatisierte Variante der Prüfmethode in einem Minireaktor vor. Dabei werden die Dehnungen von Betonprismen nicht, wie beim konventionellen Test manuell, sondern automatisch in entsprechend ausgerüsteten Prüfbehältern gemessen. Neben einer Reduzierung des Messaufwands bringt die automatisierte Prüfung im Minireaktor weitere Vorteile. Die Dehnungssignale werden, anders als bei der konventionellen Messung, quasi-kontinuierlich aufgezeichnet und bilden das Expansionsverhalten der Prismen detailliert ab. Außerdem bleiben Unterbrechungen der AKR-provozierenden Lagerung aus, die bei der konventionellen Prüfung notwendig sind. Im Beitrag werden die automatisierte und konventionelle Prüfung anhand der Dehnungen von Prismen zweier Gesteinskörnungen verglichen. In Übereinstimmung mit vorhergehenden Untersuchungen sind im Minireaktor gemessene Dehnungen systematisch kleiner als manuell gemessene. Als mögliche Ursache werden Unterschiede im Auslaugverhalten experimentell untersucht. Zur Überprüfung der Einstufung der zwei Gesteinskörnungen erfolgen außerdem Referenzprüfungen in der Nebelkammerlagerung bei 40 °C. N2 - The Concrete Prism Test at 60 °C (60 °C-CPT) is a common method to evaluate the susceptibility of concrete and aggregates to the Alkali-Silica Reaction (ASR). This paper presents a new device for an automated version of the 60 °C-CPT. The system monitors the expansion of concrete prism automatically. Compared to the conventional test method, effort and time consumption are notably reduced. The nearly continuous recording of expansion signals allows for studying of ASR-mechanisms in more detail than the conventional test. In addition, the interruptions of ASR-provoking storage, necessary for manual measurements, are avoided. The presented study compares results of conventional and automated testing of two types of aggregate. In accordance with previous findings, continuously stored prisms generally expand less than the conventionally tested prisms. To find a possible explanation, differences in leaching of alkali from the concrete prisms were quantified. For verifying the alkali-reactivity of the two aggregates, they were also classified in the fog chamber test at 40 °C, the German reference method. KW - Baustoffe KW - AKR KW - 60 °C-Betonversuch KW - Automatische Dehnungsmessung KW - Auslaugung KW - Building Materials KW - ASR KW - Concrete Prism Test at 60 °C KW - Automated expansion measurement KW - Leaching of alkalis PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1002/best.201900040 SN - 1437-1006 SN - 0005-9900 VL - 114. Jahrgang IS - 12 SP - 911 EP - 918 PB - Ernst & Sohn AN - OPUS4-50062 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank T1 - AKR an Betonfahrbahndecken - ausgewählte Einflussgrößen und neuartige AKR-Vermeidungsstrategie N2 - In den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz vermehrt Schäden an vor 2005 hergestellten Betonfahrbahndecken aufgetreten, die mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht werden. Vor diesem Hintergrund werden in diesem Beitrag zunächst die Voraussetzungen und ausgewählte Einflussgrößen für eine schädigende AKR aufgezeigt. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei der Rolle des Tausalzeintrags durch den Winterdienst bei Betonfahrbahndecken geschenkt. So wird mit Löseversuchen in 1 M KOH-Lösung zweier Gesteinskörnungen bei 80 °C gezeigt, dass mit zunehmender NaCI-Zugabe die Löslichkeit von SiÖ2 zunimmt und die von AI2O3 eine Verminderung erfährt. Basierend auf dem so exemplarisch erbrachten Nachweis für die Verstärkung der schädigenden AKR durch das Tausalz wird die Notwendigkeit und Richtigkeit der Durchführung von AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr im ARS 04/2013 zur zukünftigen Vermeidung von AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken im Rahmen von Neubau- und Erneuerungsmaßnahmen im Bundesfernstraßennetz belegt. Zusätzlich durchgeführte WS-Grundprüfungen nach dem ARS 04/2013 mit den beiden Gesteinskörnungen der Löse versuche veranschaulichen, dass die nach der Alkali- Richtlinie des DAfStb als unbedenklich eingestuften Gesteinskörnungen bei den Betonversuchen mit Alkalizufuhr durchaus als alkaliempfindlich bewertet werden können. Dies wiederum führt zu einer Verminderung der für den Betonstraßenbau verfügbaren Gesteinskörnungen. Vor diesem Hintergrund wird nach neuartigen AKR-Vermeidungsstrategien gesucht, die auch eine Verwendung der als grenzwertig alkaliempfindlich eingestuften Gesteinskörnungen erlaubt. Einen möglichen Lösungsansatz stellt in diesem Kontext die Innenhydrophobierung des Fahrbahndeckenbetons dar. Es soll so durch die Behinderung des Feuchte- und Tausalzeintrags in den Beton der AKR-Schädigungsprozess signifikant vermindert werden. Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit der Innenhydrophobierung zur Vermeidung bzw. Verminderung einer schädigenden AKR in Betonfahrbahndecken wird zurzeit im Aufträge der BASt an der BAM ein Forschungsvorhaben bearbeitet. Im Rahmen dieses Beitrags werden erste Ergebnisse dieses Projekts vorgestellt. So wird exemplarisch an einem Oberbeton (D > 8)/Unterbeton und einem Oberbeton 0/8 mit einer alkaliempfindlichen Gesteinskörnung der Einfluss zweier Hydrophobierungsmittel auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften ganzheitlich aufgezeigt und bewertet. Bei Letzteren stehen zunächst die mechanischen und hygrischen Parameter sowie der Frost-Tausalzwiderstand im Vordergrund. In einem weiteren Schritt wird der Einfluss beider Hydrophobierungsmittel auf die schädigende AKR mittels AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr beleuchtet. Dabei gelangen ergänzend zur Beurteilung des Tausalzeintrags die Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) und zur Bewertung der Ausprägung der AKR und sekundären Ettringitbildung (SEB) die Dünnschliffmikroskopie zum Einsatz. T2 - 9. Betonfachtagung 2019 CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - AKR KW - Betonfahrbahn KW - Innenhydrophobierung KW - Tausalzeintrag KW - AKR-Betonversuche PY - 2019 SN - 978-3-7640-0633-4 SP - 159 EP - 176 AN - OPUS4-50056 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stuff, Maria T1 - GEMOSK - Entwicklung eines Schutzsystems zur Tuffsteinkonservierung N2 - Tuff ist in vielen historischen Objekten in Deutschland verbaut, hat aber wegen seiner Porosität und hygrischen Eigenschaften eine schlechte Verwitterungsresistenz. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines gesteinsmehlmodifizierten Schutzsystems auf Kieselsäurebasis (GEMOSK) zur Konservierung verbauter Tuffe. Für die Schutzmittelherstellung wird eine geeignete Mischung aus Kieselsol und feinen Gesteinsmehlen aus Steinbruchrückständen und Tuffabfällen verwendet. Bei erfolgreichem Abschluss des Projektes kann GEMOSK im Denkmalpflegebereich eingesetzt werden. Dadurch werden die Bausubstanz besser erhalten, Tuffsteinressourcen eingespart und Tuffabfälle wiederverwertet. T2 - Abteilungs-Vortragsseminar Abteilung 7 Bauwerkssicherheit CY - Berlin, Germany DA - 28.11.2019 KW - Denkmalpflege KW - Kieselsol KW - Tuff KW - Verwitterung PY - 2019 AN - OPUS4-50063 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank T1 - AKR an Betonfahrbahndecken - ausgewählte Einflussgrößen und neuartige AKR-Vermeidungsstrategie N2 - In den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz vermehrt Schäden an vor 2005 hergestellten Betonfahrbahndecken aufgetreten, die mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion(AKR) in Verbindung gebracht werden. Vor diesem Hintergrund werden in diesem Beitrag zunächst die Voraussetzungen und ausgewählte Einflussgrößen für eine schädigende AKR aufgezeigt. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei der Rolle des Tausalzeintrags durch den Winterdienst bei Betonfahrbahndecken geschenkt. So wird mit Löseversuchen in 1 M KOH-Lösung zweier Gesteinskörnungen bei 80 °C gezeigt, dass mit zunehmender NaCI-Zugabe die Löslichkeit von SiÖ2 zunimmt und die von AI2O3 eine Verminderung erfährt. Basierend auf dem so exemplarisch erbrachten Nachweis für die Verstärkung der schädigenden AKR durch das Tausalz wird die Notwendigkeit und Richtigkeit der Durchführung von AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr im ARS 04/2013 zur zukünftigen Vermeidung von AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken im Rahmen von Neubau- und Erneuerungsmaßnahmen im Bundesfernstraßennetz belegt. Zusätzlich durchgeführte WS-Grundprüfungen nach dem ARS 04/2013 mit den beiden Gesteinskörnungen der Löse versuche veranschaulichen, dass die nach der Alkali-Richtlinie des DAfStb als unbedenklich eingestuften Gesteinskörnungen bei den Betonversuchen mit Alkalizufuhr durchaus als alkaliempfindlich bewertet werden können. Dies wiederum führt zu einer Verminderung der für den Betonstraßenbau verfügbaren Gesteinskörnungen. Vor diesem Hintergrund wird nach neuartigen AKR-Vermeidungsstrategien gesucht, die auch eine Verwendung der als grenzwertig alkaliempfindlich eingestuften Gesteinskörnungen erlaubt. Einen möglichen Lösungsansatz stellt in diesem Kontext die Innenhydrophobierung des Fahrbahndeckenbetons dar. Es soll so durch die Behinderung des Feuchte- und Tausalzeintrags in den Beton der AKR-Schädigungsprozess signifikant vermindert werden. Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit der Innenhydrophobierung zur Vermeidung bzw. Verminderung einer schädigenden AKR in Betonfahrbahndecken wird zurzeit im Aufträge der BASt an der BAM ein Forschungsvorhaben bearbeitet. Im Rahmen dieses Beitrags werden erste Ergebnisse dieses Projekts vorgestellt. So wird exemplarisch an einem Oberbeton (D > 8)/Unterbeton und einem Oberbeton 0/8 mit einer alkaliempfindlichen Gesteinskörnung der Einfluss zweier Hydrophobierungsmittel auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften ganzheitlich aufgezeigt und bewertet. Bei Letzteren stehen zunächst die mechanischen und hygrischen Parameter sowie der Frost-Tausalzwiderstand im Vordergrund. In einem weiteren Schritt wird der Einfluss beider Hydrophobierungsmittel auf die schädigende AKR mittels AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr beleuchtet. Dabei gelangen ergänzend zur Beurteilung des Tausalzeintrags die Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) und zur Bewertung der Ausprägung der AKR und sekundären Ettringitbildung (SEB) die Dünnschliffmikroskopie zum Einsatz. T2 - 9. Betonfachtagung 2019 CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - AKR KW - Betonfahrbahn KW - Innenhydrophobierung KW - Tausalzeintrag KW - AKR-Betonversuche PY - 2019 AN - OPUS4-50218 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bonse, Jörn T1 - Quo vadis LIPSS? – Applications of Laser-Induced Periodic Surface Structures N2 - Laser-induced periodic surface structures (LIPSS, ripples) are a universal phenomenon that can be observed on almost any material after the irradiation by linearly polarized laser beams, particularly when using ultrashort laser pulses with durations in the femtosecond to picosecond range. During the past years significantly increasing industrial and research activities have been reported in the field of LIPSS, since their generation in a single-step process provides a simple way of nanostructuring and surface functionalization towards the control of optical, mechanical, biological, or chemical surface properties. In this contribution the mechanisms of formation and current trends and applications of LIPSS are reviewed, including the colorization of technical surfaces, the control of surface wetting properties, the mimicry of the natural texture of animals, the tailoring of surface colonization by bacterial biofilms, the advancement of leadless medical pacemakers, and the improvement of the tribological performance of nanostructured metal surfaces. T2 - 11. Mittweidaer Lasertagung CY - Mittweida, Germany DA - 13.11.2019 KW - Femtosecond laser ablation KW - Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) KW - Surface functionalization KW - Applications PY - 2019 AN - OPUS4-49655 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baensch, Franziska A1 - Baer, Wolfram A1 - Wossidlo, Peter A1 - Habib, Abdel Karim T1 - Frequenzanalyse von Schallemission an einem Stahlrohr unter Biegebeanspruchung N2 - Um ein tieferes Verständnis über die Schallemission bei der Entstehung und Ausbreitung von Rissen in Stahlrohrleitungen zu erlangen, wurde ein Stahlrohr der Güte S355J2H im Vierpunkt-Biegeversuch quasistatisch bis hin zum Wanddurchbruch (Leckage) belastet und mittels Schallemissionsmessung und Gleichstrompotentialmessung überwacht. Das Rohrsegment wurde durch einen 90°- Außenumfangskerb in der Mitte der Rohrlänge definiert vorgeschädigt, um davon ausgehend ein stabiles Risswachstum zu induzieren und die Analyse von Schallemission aus Rissereignissen, die am Kerb eintraten, sicherzustellen. Für die Schallemissionsmessung wurden vier Breitbandsensoren max. 105 mm vom Kerb entfernt montiert. Die Signalaufzeichnung erfolgte kontinuierlich und schwellwertunabhängig. Für die Gleichstrompotentialmessung wurde ein Gleichstrom von 300 A eingeleitet und der Potentialabfall über dem Kerb mit fünf Sonden entlang des Kerbs gemessen. Beide Messverfahren identifizieren die Rissinitiierung sowie Veränderungen im Risswachstum. Die detektierten Schallemissionsereignisse werden, unter Berücksichtigung spektraler Eigenschaften, mit fortschreitender Belastung und Rissentwicklung analysiert. Diese Studien wurden im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts AGIFAMOR, Aging infrastructure - Faseroptisches Monitoring von Rohrleitungen, an der BAM durchgeführt. T2 - 22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen CY - Karlsruhe, Germany DA - 27.03.2019 KW - Schallemission KW - Frequenzanalyse KW - Rissbildung in Stahl PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-476888 SN - 978-3-947971-00-8 VL - 169 SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-47688 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wu, Cheng-Chieh A1 - Weisbrich, S. A1 - Neitzel, F. A1 - Kadoke, Daniel A1 - Fischer, Michael A1 - Kohlhoff, Harald ED - Pastramă, Ştefan Dan ED - Constantinescu, Dan Mihai T1 - A Small-Scale Test Bridge for Measurement and Model-based Structural Analysis N2 - The Measurement- and Model-based Structural Analysis (MeMoS) integrates a finite element model into least squares adjustment and thus allows to evaluate a mechanical model and measurements in a combined analysis. To examine the capability to detect and localise damage using this integrated analysis MeMoS, a small-scale truss bridge made of aluminium profiles is built as a test specimen for this purpose. T2 - 35th Danubia Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Sinaia, Romania DA - 25.09.2018 KW - Structural analysis KW - Damage detection and localisation KW - Finite element method KW - Photogrammetry KW - Adjustment calculation PY - 2019 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214785319304894 DO - https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.03.130 SN - 2214-7853 VL - 12 IS - 2 SP - 319 EP - 328 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-48053 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Burkert, Andreas T1 - Bedingungen für den schadensfreien Einsatz von nichtrostenden Stählen N2 - Unter Passivität versteht man den Korrosionsschutz durch dünne, festhaftende Schichten aus Korrosionsprodukten. Für den schadensfreien Einsatz nichtrostender Stähle ergeben sich daraus zwei grundsätzliche Anforderungen. Erstens muss sich die Passivschicht vollständig ausbilden können. Dabei sind die Oberflächenausführung,die mechanische Bearbeitung,die Elementverteilung, Ausscheidungen, die Wärmeeinbringung z.B. bei der schweißtechnischen Verarbeitung, Anlauffarben, sowie die chemische Nachbehandlung bzw. Konditionierung der Oberflächen von großer Bedeutung. Zweitens muss die Repassivierung von möglichen Defektstellen unter den Einsatzbedingungen möglich sein. Für das Repassivierungsvermögen sind die Legierungszusammensetzung, mögliche kritische Betriebszustände, prozessbedingte Besonderheiten wie etwa Stagnationsbedingungen und Reinigungsprozesse von Bedeutung. T2 - Nichtrostende Stähle - Eigenschaften und Anwendungen CY - Dusseldorf, Germany DA - 14.05.2019 KW - Korrosion KW - Werkstoffauswahl KW - Dauerhaftigkeit PY - 2019 AN - OPUS4-48016 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bonse, Jörn T1 - Femtosecond laser-induced periodic surface structures: from light localization to applications N2 - This presentation reviews the current state in the field of Laser-induced Periodic Surface Structures (LIPSS). These surface nanostructures are a universal phenomenon and can be generated on almost any material by irradiation with intense linearly polarized laser radiation. LIPSS are formed in a “self-ordered” way and are often accompanying material processing applications. They can be produced following a single-step process and enable surface functionalization through the adaption of optical, mechanical and chemical surface properties. Their structural sizes typically range from several micrometers down to less than 100 nanometers exhibiting a clear correlation with the polarization direction of the laser radiation. Various types of surface structures are classified, relevant control parameters are identified, and their material specific formation mechanisms are analyzed for different types of inorganic solids, i.e., metals, semiconductors, and dielectrics, through time-resolved optical experiments and theoretical simulations. Finally, technological applications featuring surface functionalization in the fields of optics, fluidics, medicine, and tribology are discussed. T2 - International Conference on Advanced Laser Technologies (ALT'19) CY - Prague, Czech Republic DA - 15.09.2019 KW - Laser-induced periodic surface structures, LIPSS KW - Femtosecond laser KW - Surface functionalization KW - Electromagnetic scattering PY - 2019 AN - OPUS4-49098 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Florian, Camilo A1 - Kirner, Sabrina V. A1 - Krüger, Jörg A1 - Bonse, Jörn T1 - Surface functionalization by laser-induced periodic surface structures N2 - In recent years, the improved understanding of the formation of laser-induced periodic surface structures (LIPSS) has led to an emerging variety of applications that modify the optical, mechanical and chemical properties of many materials. Such structures strongly depend on the laser beam polarization and are formed usually after irradiation with ultrashort linearly polarized laser pulses. The most accepted explanation for the origin of the structures is based on the interference of the incident laser radiation with electromagnetic surface waves that propagate or scatter at the surface of the irradiated materials. This leads to an intensity modulation that is finally responsible for the selective ablation in the form of parallel structures with periods ranging from hundreds of nanometers up to some micrometers. The versatility when forming such structures is based on the high reproducibility with different wavelength, pulse duration and repetition rate laser sources, customized micro- and nanometric spatial resolutions, and the compatibility with industrially relevant processing speeds when combined with fast scanning devices. In this contribution, we review the latest applications in the rapidly emerging field of surface functionalization through LIPSS, including biomimetic functionalities on fluid transport, control of the wetting properties, specific optical responses in technical materials, improvement of tribological performance on metallic surfaces and bacterial and cell growth for medical devices, among many others. T2 - 38th International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics CY - Orlando, FL, USA DA - 07.10.2019 KW - Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) KW - Laser processing KW - Surface functionalization KW - Applications PY - 2019 SN - 978-1-940168-1-42 SP - Paper Nano 404 AN - OPUS4-50070 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Burkert, Andreas T1 - Möglichkeiten und Grenzen elektrochemischer Messungen N2 - Elektrochemische Messungen sind für eine moderne Korrosionsforschung und –prüfung unverzichtbar. Aus dem Verständnis der Grundlagen können durch gezielte Modifizierung der Versuchsbedingungen unterschiedliche Fragestellungen beantwortet werden, wodurch bestehende Grenzen der Anwendung immer wieder verschoben werden können. Außerhalb etablierter Anwendungen stellen Auswahl und Einsatz geeigneter Verfahren sowie die Interpretation der Ergebnisse eine anspruchsvolle Aufgabe dar, die zwingend eine ausgewiesenen Fachexpertise voraussetzen. T2 - fkks infotag 2019 - Messen – Prüfen – Bewerten CY - Esslingen, Germany DA - 17.01.2019 KW - Korrosion KW - Elektrochemie KW - Gelelektrolyte PY - 2019 AN - OPUS4-47533 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wagner, Adrian T1 - Vorstellung und Diskussion der Ergebnisse der 1. Probenentnahme. Im Rahmen des Forschungsprojektes zur Auslagerung von Edel- und Duplexstählen in Straßentunneln N2 - Ziel des Projektes ist die Qualifizierung von Duplexstählen in Tunnelbauwerken um die Einsatzmöglichkeiten alternativer nichtrostender Stähle zu den bislang gebräuchlichen rostfreien Edelstählen 1.4404 und 1.4571 zu eruieren. Da Duplexstähle im Vergleich zu austenitischen Stählen über eine doppelt so hohe Festigkeit verfügen, können Bauteile schlanker konstruiert werden, wodurch Material eingespart werden kann. Neben der Wirtschaftlichkeit muss die Dauerhaftigkeit untersucht werden. Dazu wurden speziell konzipierte Wand- und Deckenracks mit unterschiedlichen metallenen Werkstoffen und Oberflächen hergestellt und in den Tunnelbauwerken montiert. Nach bestimmten Auslagerungszeiten von bis zu drei Jahren werden die Proben demontiert und auf ihr Korrosionsverhalten untersucht. Ein weiteres Ziel neben der Qualifizierung der Werkstoffgruppe sind die Reduktion der Instandsetzungs- und Wartungsmaßnahmen der Tunnelbetreiber. T2 - Vorstellung und Diskussion der Ergebnisse der 1. Probenentnahme im Rahmen des Forschungsprojektes zur Auslagerung von Edel- und Duplexstählen in Straßentunneln CY - Dusseldorf, Germany DA - 19.06.2019 KW - Korrosion KW - Tunnel KW - Duplexstahl PY - 2019 AN - OPUS4-48330 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ren, J. A1 - Weigert, Florian A1 - Weber, F. A1 - Wang, Y. A1 - Choudhury, S. A1 - Xiao, J. A1 - Lauermann, I. A1 - Resch-Genger, Ute A1 - Bande, A. A1 - Petit, T. ED - Petit, Tristan T1 - Influence of surface chemistry on optical, chemical and electronic properties of blue luminescent carbon dots N2 - Carbon dots have attracted much attention due to their unique optical, chemical and electronic properties enabling a wide range of applications. The properties of carbon dots can be effectively adjusted through modifying their chemical composition. However, a major challenge remains in understanding the core and surface contributions to optical and electronic transitions. Here, three blue luminescent carbon dots with carboxyl, amino and hydroxyl groups were comprehensively characterized by UV-vis absorption and emission spectroscopy, synchrotron-based X-ray spectroscopy, and infrared spectroscopy. The influence of the surface functionality on their fluorescence was probed by pH-dependent photoluminescence measurements. Moreover, the hydrogen bonding interactions between water and the surface groups of carbon dots were characterized by infrared spectroscopy. Our results show that both core and surface electronic states of blue luminescent carbon dots contribute to electronic acceptor levels while the chemical nature of the surface groups determines the hydrogen bonding behavior of the carbon dots. This comprehensive spectroscopic study demonstrates that the surface chemistry has a profound influence on the electronic configuration and surface–water interaction of carbon dots, thus affecting their photoluminescence properties. KW - Quantum dots KW - Spectroscopy KW - UV Vis KW - Fluorescence KW - Surface chemistry PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-472325 DO - https://doi.org/10.1039/c8nr08595a SN - 2040-3372 VL - 11 IS - 4 SP - 2056 EP - 2064 PB - RSC AN - OPUS4-47232 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Aristia, G. A1 - Le, Quynh Hoa A1 - Bäßler, Ralph A1 - Roth, C. T1 - The Effect of Different Polyaniline Types in Silicon Dioxide Containing Coatings for Carbon Steel Protection in Artificial Geothermal Brines N2 - According to the results of the experiments carried out, the following points can be concluded: 1. Exposure tests showed that specimens with the addition of SiO2 particles and polyaniline particles exhibit better corrosion resistance than specimens with the addition of only polyaniline particles or binder only. 2. Open circuit potential measurements showed that in the beginning of the experiments, both coatings had an open circuit potential 100 mV higher than carbon steel. Within one day of immersion, the potential of carbon steel increased significantly, indicating the formation of oxide layer. After extended exposure the carbon steel potential sat between PS1 (which had higher potential) and PS2 (which had a lower potential) and all three were in the range –600 mV to –500 mV vs Ag/AgCl. 3. Both coatings PS-1 and PS-2 were degraded with increasing exposure time, shown by the decrease of absolute impedance value at low frequency range after 2, 4, and 6 days exposure. 4. Potentiodynamic test was performed after 3 hours and 6 days exposure, and it was shown that the coating in the initial stage exhibited more passive behavior than the specimens exposed for 6 days. T2 - NACE International Corrosion Conference 2019 CY - Nashville, TN, USA DA - 24.03.2019 KW - Geothermal KW - Coating KW - Polyaniline KW - Corrosion PY - 2019 SP - 13121-1 EP - 13121-14 PB - NACE International CY - Houston AN - OPUS4-47913 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Duffner, Eric A1 - Mair, Georg W. A1 - Munzke, Dorit A1 - Szczepaniak, Mariusz A1 - Schukar, Marcus T1 - Lebensdauerversuche an Faserverbund-Druckbehältern überwacht mittels Schallemissionsprüfung und optischen Fasern N2 - Kurzfassung. Die meisten Faserverbundbehälter, die in Europa für den Transport gefährlicher Stoffe oder als Speicherbehälter für Wasserstoff oder Erdgas in Fahrzeugen Verwendung finden, werden für eine nicht begrenzte Lebensdauer ausgelegt. In regelmäßigen Abständen sind für diese Druckbehälter wiederkehrende Prüfungen vorgeschrieben, die in der Regel aus visuellen Inspektionen und hydraulischen Innendruckprüfungen bestehen. Die wiederkehrenden Prüfungen sind jedoch weder geeignet, die sichere Betriebsdauer festzulegen noch den Alterungszustand der Druckbehälter zu beurteilen. Aufgrund des weiter steigenden Drucks zur Kosten- und Gewichtsreduktion von Faserverbundbehältern und der damit einhergehenden Ausnutzung der existierenden Sicherheitsmargen gewinnen Methoden zur Beurteilung des Alterungsverhaltens dieser Druckbehälter immer mehr an Bedeutung. Vor diesem Hintergrund wurde in der BAM das Vorhaben „Alterungsverhalten von Composite-Druckgefäßen mit Carbonfaser-Compositen unter gekoppelten Beanspruchungen (COD-AGE)“ gestartet, um die Alterung von Faserverbundbehältern mittels verschiedener zerstörungsfreier Prüfverfahren zu untersuchen. Die hier vorgestellten Ergebnisse wurden an einem Typ 4 Hybridbehälter mit Kunststoffliner gewonnen, in den im Rahmen des Herstellungsprozesses optische Glasfasern in verschiedenen Schichten integriert wurden. Der Behälter wurde mittels hydraulischem Innendruck und erhöhter Umgebungstemperatur zyklisch bis zum Lebensende belastet. Zwischen den einzelnen Lastsequenzen erfolgte eine an die wiederkehrende Prüfung im Betrieb angelehnte hydraulische Druckbelastung. Sowohl die hydraulische Alterung als auch die Druckrampen wurden mittels Schallemissionsprüfung (SEP) und verteilter faseroptischer Sensorik mit dem Ziel einer frühzeitigen Versagensvorhersage überwacht. Durch die Schallemissionsanalyse sollte untersucht werden, ob zum Lebensende hin ein signifikanter Anstieg der Schallemissionsaktivität und -intensität, unterteilt in verschiedene Lastbereiche, beobachtet werden kann. Zusätzlich zum kontinuierlichen Monitoring der Zyklierung sollten die Druckrampen separat untersucht werden, um hier Potenziale für die wiederkehrende Prüfung zu erkennen. T2 - 22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen CY - Karlsruhe, Germany DA - 27.03.2019 KW - Faserverbund KW - Druckbehältern KW - Lebensdauerversuche KW - Schallemissionsprüfung PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-479534 SP - 1 EP - 10 PB - DGZfP CY - Berlin AN - OPUS4-47953 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bäßler, Ralph T1 - Factors Influencing Droplet Corrosion in Dense Phase CO2 N2 - This work examined the factors that influence the droplet corrosion of CO2 pipeline steels caused by oxyfuel flue gases in dense phase CO2 at 278 K, simulating the underground transport conditions. The wetting properties were studied by contact angle measurement, revealing pH and time dependency on the reactive wetting behaviors of carbon steel X70. Exposure tests with CO2 saturated water droplet on steel surface showed that the impurities (220 ppmv SO2 and 6700 ppmv O2) diffused into the droplet and then reacted with metal surfaces in dense phase condition, forming the corrosion products. The corrosion rate was confirmed strongly depending on the droplet volume as well as the SO2 concentration. Condensation experiments carried out on freshly polished coupons in CO2 with 200 ppmv H2O, 220 ppmv SO2 and 6700 ppmv O2, showed that the formation and aggregation of droplets is time and temperature dependent. At 278 K, condensation happened stronger and the corrosion products, mainly consisted of dense hydrated FeSO3/FeSO4. While at 288 K, more fluffy corrosion products consisting of iron oxide/hydroxide and hydrated FeSO3/FeSO4 were found. Further exposure tests on carbon steel coupons with different surface roughness did not reveal the difference in weight loss/gain and therefore the corrosion rate. T2 - NACE International Corrosion Conference 2019 CY - Nashville, TN, USA DA - 24.03.2019 KW - Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) KW - Supercritical/dense phase CO2 KW - Carbon steel KW - Droplet corrosion KW - Condensation PY - 2019 AN - OPUS4-47916 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Duffner, Eric T1 - Lebensdauerversuche an Faserverbund-Druckbehältern überwacht mittels Schallemissionsprüfung und optischen Fasern N2 - Kurzfassung. Die meisten Faserverbundbehälter, die in Europa für den Transport gefährlicher Stoffe oder als Speicherbehälter für Wasserstoff oder Erdgas in Fahrzeugen Verwendung finden, werden für eine nicht begrenzte Lebensdauer ausgelegt. In regelmäßigen Abständen sind für diese Druckbehälter wiederkehrende Prüfungen vorgeschrieben, die in der Regel aus visuellen Inspektionen und hydraulischen Innendruckprüfungen bestehen [1]. Die wiederkehrenden Prüfungen sind jedoch weder geeignet, die sichere Betriebsdauer festzulegen noch den Alterungszustand der Druckbehälter zu beurteilen. Aufgrund des weiter steigenden Drucks zur Kosten- und Gewichtsreduktion von Faserverbundbehältern und der damit einhergehenden Ausnutzung der existierenden Sicherheitsmargen gewinnen Methoden zur Beurteilung des Alterungsverhaltens dieser Druckbehälter immer mehr an Bedeutung. Vor diesem Hintergrund wurde in der BAM das orhaben „Alterungsverhalten von Composite-Druckgefäßen mit Carbonfaser-Compositen unter gekoppelten Beanspruchungen (COD-AGE)“ gestartet, um die Alterung von Faserverbundbehältern mittels verschiedener zerstörungsfreier Prüfverfahren zu untersuchen. Die hier vorgestellten Ergebnisse wurden an einem Typ 4 Hybridbehälter mit Kunststoffliner gewonnen, in den im Rahmen des Herstellungsprozesses optische Glasfasern in verschiedenen Schichten integriert wurden. Der Behälter wurde mittels hydraulischem Innendruck und erhöhter Umgebungstemperatur zyklisch bis zum Lebensende belastet. Zwischen den einzelnen Lastsequenzen erfolgte eine an die wiederkehrende Prüfung im Betrieb angelehnte hydraulische Druckbelastung. Sowohl die hydraulische Alterung als auch die Druckrampen wurden mittels Schallemissionsprüfung (SEP) und verteilter faseroptischer Sensorik mit dem Ziel einer frühzeitigen Versagensvorhersage überwacht. Durch die Schallemissionsanalyse sollte untersucht werden, ob zum Lebensende hin ein signifikanter Anstieg der Schallemissionsaktivität und -intensität, unterteilt in verschiedene Lastbereiche, beobachtet werden kann. Zusätzlich zum kontinuierlichen Monitoring der Zyklierung sollten die Druckrampen separat untersucht werden, um hier Potenziale für die wiederkehrende Prüfung zu erkennen. T2 - 22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen CY - Karlsruhe, Germany DA - 27.03.2019 KW - Faserverbund KW - Druckbehältern KW - Lebensdauerversuche KW - Schallemissionsprüfung KW - Optische Fasern PY - 2019 AN - OPUS4-47955 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Duffner, Eric T1 - Vorhaben Restlebensdauer von Composite-Atemluftflaschen N2 - Vorstellung möglicher Inhalte für ein geplantes Atemschutzvorhaben mit der BG RCI T2 - ESA-Tagung 2019 CY - Lübeck, Germany DA - 02.04.2019 KW - Atemschutz KW - Restlebensdauer KW - Thermische Betriebsbelastungen PY - 2019 AN - OPUS4-47956 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Bäßler, Ralph T1 - Book review: Materials and processes for CO2 capture, conversion and sequestration N2 - This book provides an overview on research‐topics who need to be investigated when dealing with this topic, basing on the symposium in 2014. It addresses the key challenges involved in CCS materials design, processing and modelling. Readers can get an overview on topics one should consider when working in these field and selecting current Journal articles. KW - CCS KW - CO2-Corrosion KW - Microstructure PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1002 maco.201970044 SN - 0947-5117 SN - 1521-4176 VL - 70 IS - 04 SP - 751 EP - 752 PB - WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA CY - Weinheim AN - OPUS4-47909 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Böhning, Martin T1 - Characterization of high-performance membrane polymers for gas separation using broadband dielectric spectroscopy N2 - In recent years superglassy polymers exhibiting intrinsic microporosity established a new perspective for a number of applications, especially for gas separation membranes as These polymers Combine extremely high permeabilities with attractive selectivities. The essential factor governing the structure Formation in the solid film or layer is either a contorted rigid Backbone (polymers of intrinsic microporosity - PIMs) or extremely bulky side groups (polynorbornenes and polytricyclonenenes). For a deeper understanding of both types of such high-Performance polymers for gas separation membranes and their further development broadband dielectric spectroscopy (BDS) can provide a substantial contribution. BDS addresses molecular relaxations characterizing the dynamics of the solid polymer as a major factor determining the gas transport properties but also the physical aging behavior which is an essential issue for such polymers. BDS is applied on PIMs where fluctuations of molecular dipoles connected to the backbone can be directly monitored. Furthermore, also polynorbornenes were investigated which carry no dipole moment in their repeat unit - the high resolution of modern equipment allows for the detailed analysis also for very small dielectric losses originating from partially oxidized moieties or marginal catalyst residues. Additionally, from interfacial polarization phenomena, such as Maxwell-Wagner-Sillars (MWS) polarization due to blocking of charge carriers at internal interfacial boundaries on a mesoscopic length scale, valuable information on the intrinsic microporosity and its changes induced by physical aging can be obtained. Finally, also conductivity can be characterized in detail in such polymeric systems revealing contributions of interactions of aromatic moieties (π-π-stacking) or the drift motion of charge carriers. These features also determine the structure formation in the solid state. T2 - 257th ACS National Meeting - Symposium "Transport in Polymer Membranes" CY - Orlando, FL, USA DA - 31.03.2019 KW - polymers KW - gas separation membranes KW - polynorbornenes KW - polymers of intrinsic microporosity KW - dielectric spectroscopy KW - molecular mobility PY - 2019 AN - OPUS4-48142 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bonse, Jörn T1 - A survey of surface functionalization through laser-induced periodic surface structures N2 - Laser-induced periodic surface structures (LIPSS, ripples) are a universal phenomenon that can be observed on almost any material after the irradiation by linearly polarized laser beams, particularly when using ultrashort laser pulses with durations in the femtosecond to picosecond range. During the past few years significantly increasing research activities have been reported in the field of LIPSS, since their generation in a single-step process provides a simple way of nanostructuring and surface functionalization towards the control of optical, mechanical, biological, or chemical surface properties. In this contribution the mechanisms of formation and current applications of LIPSS are reviewed, including the colorization of technical surfaces, the control of surface wetting properties, the mimicry of the natural texture of animal integuments, the tailoring of surface colonization by bacterial biofilms, the advancement of medical pacemakers, and the improvement of the tribological performance of nanostructured metal surfaces. T2 - Seminar, ALPhANOV - Centre Technologique Optique et Lasers CY - Talence, France DA - 07.06.2019 KW - Laser-induced periodic surface structures, LIPSS KW - Surface functionalization KW - Applications KW - Femtosecond laser PY - 2019 AN - OPUS4-48199 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bonse, Jörn T1 - Laser-induced periodic surface nanostructures N2 - This presentation reviews the current state in the field of Laser-induced Periodic Surface Structures (LIPSS). These surface nanostructures are a universal phenomenon and can be generated on almost any material by irradiation with intense linearly polarized radiation. LIPSS are formed in a “self-ordered” way and are often accompanying material processing applications. They can be produced in a single-step process and enable surface functionalization through the adaption of optical, mechanical and chemical surface properties. Their structural sizes typically range from several micrometers down to less than 100 nanometers and show a clear correlation with the polarization direction of the laser radiation. Various types of surface structures are classified, relevant control parameters are identified, and their material specific formation mechanisms are analyzed for different types of inorganic solids, i.e., metals, semiconductors, and dielectrics, through time-resolved optical experiments and theoretical simulations. Finally, technological applications featuring surface functionalization in the fields of optics, fluidics, medicine, and tribology are discussed. T2 - International Symposium “Fundamentals of Laser Assisted Micro- and Nanotechnologies” (FLAMN-19) CY - St. Petersburg, Russia DA - 30.06.2019 KW - Laser-induced periodic surface structures, LIPSS KW - Femtosecond laser KW - Surface functionalization KW - Ultrafast scattering PY - 2019 AN - OPUS4-48420 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rütter, H. T1 - Combining CO2 streams from different emitters ‐ a challenge for pipeline transportation N2 - Depending on the CO2 generating and the capture process as well as on consecutive purification steps applied, CO2 streams from different emitters may differ in their composition. When CO2 streams with different compositions are fed into a larger pipeline network, there are several aspects that must be considered: i) chemical reactions, such as acid formation, may occur within the joint CO2 stream; ii) there may be a variation of mass flow rate and CO2 stream composition within the pipeline network if the feed-in behavior of different CO2 sources changes with time. Potential impacts of changing CO2 stream compositions and mass flow rates in CCS cluster systems were investigated in the collaborative project "CLUSTER" (see also www.bgr.bund.de/CLUSTER). In this presentation, we focus on the experimental investigations of formation and condensation of strong acids and their impacts on the corrosion of pipeline steels. When SO2, NO2, O2 and H2O are present simultaneously in CO2 streams chemical cross-reactions may occur leading to the formation of strong acids such as sulfuric and nitric acid. To prevent this acid formation the concentration of at least one of these four impurities must be kept very low (e.g., Rütters et al., 2016). At temperatures below the acid dew point temperature, acids will condense, e.g., on pipeline steel surfaces. In turn, these acid condensates may trigger steel corrosion. To better understand the process of acid formation and condensation and its implications for steel corrosion, exposure tests were performed on pipeline steel X70 in dense CO2 with varying SO2, NO2 and O2 concentration under high pressure and at 278 K in an observable autoclave, in which water was added as droplets or as vapor. Further, electrochemical tests were carried out with X70 specimens immersed in 500 mL CO2-saturated synthetic condensate solution or in droplets of the same solution on the specimen’s surface. Depending on impurity concentrations in the CO2 streams, condensates consisting of different relative amounts of nitric and sulfuric acid were formed. In condensates containing both nitric and sulfuric acid, corrosion rates were higher than the sum of those of the individual acids. In addition, corrosion products and forms depended on the condensate composition. Investigations of water droplets on steel surfaces in impurity-containing dense-phase CO2 revealed the diffusion of SO2 and NO2, followed by cross-reactions forming corresponding acids. An increase in droplet size (from 1 to 5 µl) lead to higher corrosion rates. However, in comparison to measurements in bulk solution, corrosion reactions in droplets resulted in thick, high-resistance corrosion products and observed droplet corrosion rates were significantly lower. In addition, the possibility of acid droplet formation and growth in impure liquid CO2 is influenced by the wetting behavior of the acid droplet on the steel surface. Thus, the contact angle between a water droplet and the surface steel specimens in a CO2 atmosphere was investigated in a high pressure view cell following the sessile drop method. The contact angle wasand found to be larger at higher CO2 pressures (studied from 5 to 20 MPa) and at higher temperatures (e.g. 278 K to 333 K). Further, measured contact angles were larger on rough than on smooth metal surfaces. In addition, acid formation reduced the contact angle, i.e. lead to better wetting, thereby stimulating condensation that was followed by a corrosion process. These detailed insights on the complex interplay of acid formation, condensation, wetting behavior and corrosion allow a better assessment of material suitability for pipeline transportation of impure CO2 streams T2 - TCCS-10 The 10th Trondheim Conference on Carbon Capture, Transport and Storage CY - Trondheim, Norway DA - 17.06.2019 KW - arbon capture KW - utilization, and storage (CCUS) technology KW - corrosion KW - condensate KW - electrochemical characterization KW - pitting corrosion KW - impurities KW - carbon steel PY - 2019 UR - https://www.sintef.no/globalassets/project/tccs-10/dokumenter/tccs10---book-of-abstracts.pdf AN - OPUS4-48369 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baensch, Franziska T1 - Towards predictor development for assessing structural integrity of components made from wood materials using Acoustic Emission monitoring and signal analysis N2 - Against the background of sustainable resource management and efficiency, wood-based materials are currently experiencing a revival and, among others, plywood, Laminated Veneer Lumber and glued laminated timber are becoming increasingly more important in the building sector. Even though these materials are so-called engineered products, the element wood is naturally grown with intrinsic variability in mechanical properties and requires professional handling on-site. Otherwise, load-bearing structures made of wood materials may entail certain risks. Critical situations can, in principle, be avoided by implementing a structural health monitoring system into components or structures made from wood material. The aim is to indicate accumulation of mechanical damage and to eliminate or at least significantly reduce the risk of unexpected failure. Toward this purpose, the failure behavior of several layered wood materials under quasi-static tension was investigated in laboratory-scale experiments by means of acoustic emission (AE) measurement. Based on spectral analysis and pattern recognition, two classes of AE signals are identified for each investigated lay-up that are characterized by either low or high frequency contents in the respective power spectra. AE activity and intensity of both signal classes are analyzed, striving for predictors appropriate for AE monitoring concepts. T2 - 5th International Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures CY - Potsdam, Germany DA - 27.08.2019 KW - Wood materials KW - Acoustic Emission KW - Structural integrity PY - 2019 AN - OPUS4-48802 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Spilker, A. A1 - Stelzner, Ludwig T1 - Analyse der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen aus dem BAB-Netz N2 - Die Kenntnis von Materialeigenschaften spielt bei der Entwicklung oder Optimierung von Betonen und Bauweisen für den Straßenbau sowie der Qualitätskontrolle und -sicherung eine bedeutende Rolle. Gleichermaßen bilden physikalische Materialkennwerte die Grundlage für die rechnerische Dimensionierung und die Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahndecken. Einen relevanten Kennwert bei der Untersuchung thermisch induzierter Spannungsund Verformungszustände stellt der thermische Ausdehnungskoeffizient von Beton dar. Dieser beeinflusst beispielsweise maßgeblich das Längsdehnungsverhalten des Deckensystems sowie das Ausmaß von Plattenkrümmungen und Fugenbewegungen. Im Zuge der systematischen Weiterentwicklung der rechnerischen Dimensionierung aber auch im Zusammenhang mit der gezielten Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Fahrbahndecken gilt es zu hinterfragen, ob lastunabhängige Formänderungseigenschaften, wie z. B. der thermische Ausdehnungskoeffizient der verwendeten Betone, aktuell ausreichend Beachtung finden, ob allgemeine Literaturwerte für die heutigen Fahrbandeckenbetone stets Gültigkeit besitzen und ob deren Implementierung in moderne Rechenmodelle zu validen Ergebnissen führt. Für eine empirische Herangehensweise ist die Verfügbarkeit adäquater Prüfverfahren von entscheidender Bedeutung. In Deutschland existiert aktuell jedoch kein standardisiertes oder genormtes Verfahren für die prüftechnische Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Beton. Daher wurden unter Beachtung straßenbauspezifischer Gesichtspunkte zwei Prüfansätze entwickelt, die in diesem Beitrag vorgestellt und hinsichtlich möglicher Messunsicherheiten und Messungenauigkeiten diskutiert werden. Außerdem erfolgt die Darstellung ausgewählter Ergebnisse aus Analysen an Bestandsbetonen aus dem BAB-Netz. Im Ergebnis sollen die Untersuchungen einen Beitrag zur Schaffung der prüftechnischen Voraussetzungen für eine abgesicherte Quantifzierung der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen leisten. T2 - Betonstraßentagung 2019 CY - Aschaffenburg, Germany DA - 26.09.2019 KW - Thermische Dehnung KW - Fahrbahndeckenbetone KW - Baustoffe PY - 2019 SN - 978-3-86446-260-3 SP - 1 EP - 13 AN - OPUS4-49485 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias T1 - Innenhydrophobierung - neuartige AKR-Vermeidungsstrategie bei Betonfahrbahndecken N2 - Verstärkt auftretende Schäden in Betonfahrbahndecken des Bundesfernstraßennetzes, die mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht werden, haben zu einer massiven Verschärfung der Prüfvorschriften zur Bewertung der Alkaliempfindlichkeit von Ge-steinskörnungen geführt. Die damit verbundene Einschränkung potenziell für den Straßenbau einsetzbarer Gesteinskörnungen ruft eine verstärkte Ressourcenknappheit und ein erhöhtes Transport- und damit einhergehendes Kostenaufkommen hervor. Vor diesem Hintergrund wird nach neuartigen AKR-Vermeidungsstrategien gesucht, die auch eine Verwendung grenzwertig alkaliempfindlich eingestufter Gesteinskörnungen erlaubt. Einen möglichen Lösungsansatz stellt in diesem Kontext die Innenhydrophobierung des Fahrbahndeckenbetons dar. Es soll so durch die Behinderung des Feuchte- und Tausalzeintrags in den Beton der AKR-Schädigungs-prozess signifikant vermindert werden. Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit der Innen-hydrophobierung zur Vermeidung einer schädigenden AKR in Betonfahrbahndecken wird zur-zeit im Auftrage der BASt an der BAM ein Forschungsvorhaben bearbeitet. Im Rahmen dieses Beitrags werden erste ausgewählte Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens vorgestellt. So wird exemplarisch an einem Oberbeton (0/8) mit einer alkaliempfindlichen Gesteinskörnung der Einfluss eines Hydrophobierungsmittels auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften ganz-heitlich aufgezeigt und bewertet. Bei Letzteren stehen zunächst die mechanischen und hygri-schen Parameter sowie der Frost-Tausalzwiderstand im Vordergrund. In einem weiteren Schritt wird der Einfluss der Innenhydrophobierung auf die schädigende AKR mittels verschie-denartiger AKR-Performanceprüfungen beleuchtet. T2 - Betonstraßentagung 2019 CY - Aschaffenburg, Germany DA - 26.09.2019 KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - AKR KW - Innenhydrophobierung PY - 2019 SN - 978-3-86446-260-3 SP - 1 EP - 15 AN - OPUS4-49484 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank T1 - Innenhydrophobierung - neuartige AKR-Vermeidungsstrategie N2 - Verstärkt auftretende Schäden in Betonfahrbahndecken des Bundesfernstraßennetzes, die mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht werden, haben zu einer massiven Verschärfung der Prüfvorschriften zur Bewertung der Alkaliempfindlichkeit von Ge-steinskörnungen geführt. Die damit verbundene Einschränkung potenziell für den Straßenbau einsetzbarer Gesteinskörnungen ruft eine verstärkte Ressourcenknappheit und ein erhöhtes Transport- und damit einhergehendes Kostenaufkommen hervor. Vor diesem Hintergrund wird nach neuartigen AKR-Vermeidungsstrategien gesucht, die auch eine Verwendung grenzwertig alkaliempfindlich eingestufter Gesteinskörnungen erlaubt. Einen möglichen Lösungsansatz stellt in diesem Kontext die Innenhydrophobierung des Fahrbahndeckenbetons dar. Es soll so durch die Behinderung des Feuchte- und Tausalzeintrags in den Beton der AKR-Schädigungs-prozess signifikant vermindert werden. Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit der Innen-hydrophobierung zur Vermeidung einer schädigenden AKR in Betonfahrbahndecken wird zur-zeit im Auftrage der BASt an der BAM ein Forschungsvorhaben bearbeitet. Im Rahmen dieses Beitrags werden erste ausgewählte Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens vorgestellt. So wird exemplarisch an einem Oberbeton (0/8) mit einer alkaliempfindlichen Gesteinskörnung der Einfluss eines Hydrophobierungsmittels auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften ganzheitlich aufgezeigt und bewertet. Bei Letzteren stehen zunächst die mechanischen und hygrischen Parameter sowie der Frost-Tausalzwiderstand im Vordergrund. In einem weiteren Schritt wird der Einfluss der Innenhydrophobierung auf die schädigende AKR mittels verschiedenartiger AKR-Performanceprüfungen beleuchtet. T2 - Betonstraßentagung 2019 CY - Aschaffenburg, Germany DA - 26.09.2019 KW - Alkali-Kieselsäure Reaktion KW - AKR KW - Innenhydrophobierung PY - 2019 AN - OPUS4-49475 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziemann, M. A. T1 - Insight into Concrete Deterioration with Raman Spectroscopy N2 - Alkali-silica reaction (ASR) is a serious Problem concerning the deterioration of concrete. This leads to significant maintenance and reconstruction costs for concrete infrastructures all over the world. The geographical regions, which play a major role in concrete deterioration, are for example coastal Areas or in general, areas with a high air humidity/salinity due to closeness of rivers or lakes. These exemplary results show, the application of Raman spectroscopy establishes a valuable approach for characterizing the chemical and structural composition of ASR-products. The results prove the potential to trace the kind of reaction products, developing in dependence on the aggregate and to follow up its local alteration from origin of the gel. T2 - 10th International Congress on the Application of Raman Spectroscopy in Art and Archaeology (RAA2019) CY - Potsdam, Germany DA - 03.09.2019 KW - Building Materials KW - Alkali-silica-reaction KW - ASR KW - Raman Spectroscopy PY - 2019 AN - OPUS4-49471 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meng, Birgit A1 - Simon, Sebastian T1 - Characterization of Alkali-Silica Reaction Products by means of Raman Spectroscopy before and after Application of Accelerated Tests N2 - Alkali silica reaction (ASR) is a major concrete durability problem resulting in significant maintenance and reconstruction costs for concrete infrastructures all over the world. To determine whether an aggregate is potentially reactive, accelerated concrete tests are used. Aim of this study is the chemical and microstructural characterization of ASR-products formed under the performance conditions of motorway pavements and during subsequent tests on the remaining ASR susceptibility. Samples were taken from concrete motorway pavements. Some of the samples already showed first indications for beginning damages whereas others showed deteriorations only after applying a performance testing procedure for the estimation of future risk of ASR damage. In a first step ASR-products were identified by polarized light microscopy in thin sections. The reaction products where then analyzed by Raman Spectroscopy and finally the chemical composition of the ASR-products was identified by SEM with EDX. The results indicate that most reaction products show an increasing Ca/Si-ratio with progressive crack length. If an ASR-product develops inside an aggregate and moves through the cement paste, it has a high (Na+K)/Si-ratio at the beginning which decreases with increasing distance from its place of origin. The Raman spectra of the ASR-products are characterized by two broad bands indicating specific Q-species of different amorphous gel networks. Within the scope of the analysis distinctions in the microstructure and the chemical composition of the ASR-gels were detected relating to various conditions of accelerated testing. T2 - 15th International Congress on Chemistry of Cement CY - Prague, Czech Republic DA - 16.09.2019 KW - Alkali-silica reaction KW - Raman microscopy KW - Microstructure KW - Concrete motorway pavements KW - Performance test PY - 2019 AN - OPUS4-49527 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wallau, Wilma A1 - Recknagel, Christoph T1 - Test methodology for performance assessment of structural sealant glazing systems at superimposed mechanical and climatic loading N2 - Reliable performance of structural sealant glazing (SSG) systems is necessary to utilise advantages of SSG in glass facades. Conventional durability assessment of structural sealant joints is based on separated weathering tests and empirical fatigue testing. This work presents a new test methodology for performance assessment of SSGjoints at simultaneous weathering and two-dimensional mechanical loading. The climatic and mechanical load function were derived from common loading scenarios according to a worst case approach. A System test specimen, resembling a common SSG-joint, was exposed to 24 h of combined loading in a custom-designed test facility. From the recorded mechanical system response, characteristic parameters were evaluated to assess the performance of the system at varying climatic and mechanical conditions. These experimental results reveal effects of ambient conditions, previous loading and deformation Amplitude peaks on the system response. The proposed test methodology opens up for new performance-related approaches in durability testing. KW - Structural sealant glazing KW - Performance assessment KW - Durability testing KW - Hysteresis measurement KW - Superimposed loading PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.106030 SN - 0142-9418 VL - 79 SP - 106030, 1 EP - 15 PB - Elsevier AN - OPUS4-48871 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank T1 - AKR an Betonfahrbahndecken – ausgewählte Einflussgrößen und neuartige AKR-Vermeidungsstrategie N2 - In den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz vermehrt Schäden an vor 2005 hergestellten Betonfahrbahndecken aufgetreten, die mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht werden. Vor diesem Hintergrund werden in diesem Beitrag zunächst die Voraussetzungen und ausgewählte Einflussgrößen für eine schädigende AKR aufgezeigt. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei der Rolle des Tausalzeintrags durch den Winterdienst bei Betonfahrbahndecken geschenkt. So wird mit Löseversuchen in 1 M KOH-Lösung zweier Gesteinskörnungen bei 80 °C gezeigt, dass mit zunehmender NaCl-Zugabe die Löslichkeit von SiO2 zunimmt und die von Al2O3 eine Verminderung erfährt. Basierend auf dem so exemplarisch erbrachten Nachweis für die Verstärkung der schädigenden AKR durch das Tausalz wird die Notwendigkeit und Richtigkeit der Durchführung von AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr im ARS 04/2013 zur zukünftigen Vermeidung von AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken im Rahmen von Neubau- und Erneuerungsmaßnahmen im Bundesfernstraßennetz belegt. Zusätzlich durchgeführte WS-Grundprüfungen nach dem ARS 04/2013 mit den beiden Gesteinskörnungen der Löseversuche veranschaulichen, dass die nach der Alkali-Richtlinie des DAfStb als unbedenklich eingestuften Gesteinskörnungen bei den Betonversuchen mit Alkalizufuhr durchaus als alkaliempfindlich bewertet werden können. Dies wiederum führt zu einer Verminderung der für den Betonstraßenbau verfügba-ren Gesteinskörnungen. Vor diesem Hintergrund wird nach neuartigen AKR-Vermeidungsstrategien gesucht, die auch eine Verwendung der als grenzwertig alkaliemp-findlich eingestuften Gesteinskörnungen erlaubt. Einen möglichen Lösungsansatz stellt in diesem Kontext die Innenhydrophobierung des Fahrbahndeckenbetons dar. Es soll so durch die Behinderung des Feuchte- und Tausalzeintrags in den Beton der AKR-Schädigungsprozess signifikant vermindert werden. Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit der Innenhydrophobierung zur Vermeidung bzw. Verminderung einer schädigenden AKR in Betonfahrbahndecken wird zurzeit im Auftrage der BASt an der BAM ein Forschungsvorha-ben bearbeitet. Im Rahmen dieses Beitrags werden erste Ergebnisse dieses Projekts vorge-stellt. So wird exemplarisch an einem Oberbeton (D > 8)/Unterbeton und einem Oberbeton 0/8 mit einer alkaliempfindlichen Gesteinskörnung der Einfluss zweier Hydrophobierungsmit-tel auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften ganzheitlich aufgezeigt und bewertet. Bei Letz-teren stehen zunächst die mechanischen und hygrischen Parameter sowie der Frost-Tausalzwiderstand im Vordergrund. In einem weiteren Schritt wird der Einfluss beider Hydro-phobierungsmittel auf die schädigende AKR mittels AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr beleuchtet. Dabei gelangen ergänzend zur Beurteilung des Tausalzeintrags die Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) und zur Bewertung der Ausprägung der AKR und sekundä-ren Ettringitbildung (SEB) die Dünnschliffmikroskopie zum Einsatz. T2 - 9. Betonfachtagung CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - AKR, Betonfahrbahndecke, Tausalzeintrag, Innenhydrophobierung PY - 2019 SN - 978-3-7640-0633-4 SP - 159 EP - 175 PB - Verlag Bau + Technik GmbH CY - Erkrath AN - OPUS4-51563 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bornemann-Pfeiffer, Martin A1 - Kern, Simon A1 - Jurtz, N. A1 - Thiede, Tobias A1 - Kraume, M. A1 - Maiwald, Michael T1 - Design and validation of an additively manufactured flowCell–static mixer combination for inline NMR spectroscopy N2 - There have been an increasing number of publications on flow chemistry applications of compact NMR. Despite this, there is so far no comprehensive workflow for the technical design of flow cells. Here, we present an approach that is suitable for the design of an NMR flow cell with an integrated static mixing unit. This design moves the mixing of reactants to the active NMR detection region within the NMR instrument, presenting a feature that analyses chemical reactions faster (5–120 s region) than other common setups. During the design phase, the targeted mixing homogeneity of the components was evaluated for different types of mixing units based on CFD simulation. Subsequently, the flow cell was additively manufactured from ceramic material and metal tubing. Within the targeted working mass flow range, excellent mixing properties as well as narrow line widths were confirmed in validation experiments, comparable to common glass tubes. KW - Inline NMR Spectroscopy KW - Integrated Processes KW - Reaction Monitoring KW - Process Analytical Technology KW - Flow Chemistry KW - Static Mixing KW - Modular Production PY - 2019 UR - https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.iecr.9b03746 DO - https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b03746 SN - 0888-5885 SN - 1520-5045 N1 - Geburtsname von Bornemann-Pfeiffer, Martin: Bornemann, M. - Birth name of Bornemann-Pfeiffer, Martin: Bornemann, M. VL - 58 IS - 42 SP - 19562 EP - 19570 PB - American Chemical Society CY - Washington AN - OPUS4-49041 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Glushko, O. A1 - Funk, A. A1 - Maier-Kiener, A. A1 - Kraker, P. A1 - Krautz, M. A1 - Eckert, J. A1 - Waske, Anja T1 - Mechanical properties of the magnetocaloric intermetallic LaFe11.2Si1.8 alloy at different length scales N2 - In this work the global and local mechanical properties of the magnetocaloric intermetallic LaFe11.2Si1.8 alloy are investigated by a combination of different testing and characterization techniques in order to shed light on the partly contradictory data in recent literature. Macroscale compression tests were performed to illuminate the global fracture behavior and evaluate it statistically. LaFe11.2Si1.8 demonstrates a brittle behavior with fracture strains below 0.6% and widely distributed fracture stresses of 180–620 MPa leading to a Weibull modulus of m = 2 to 6. The local mechanical properties, such as hardness and Young's modulus, of the main and secondary phases are examined by nanoindentation and Vickers microhardness tests. An intrinsic strength of the main magnetocaloric phase of at least 2 GPa is estimated. The significantly lower values obtained by compression tests are attributed to the detrimental effect of pores, microcracks, and secondary phases. Microscopic examination of indentation-induced cracks reveals that ductile α-Fe precipitates act as crack arrestors whereas pre-existing cracks at La-rich precipitates provide numerous ‘weak links’ for the initiation of catastrophic fracture. The presented systematic study extends the understanding of the mechanical reliability of La(Fe, Si)13 alloys by revealing the correlations between the mechanical behavior of macroscopic multi-phase samples and the local mechanical properties of the single phases KW - Nanoindentation KW - Compression test KW - Brittle fracture KW - Mechanical properties KW - Magnetocaloric effect PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1016/j.actamat.2018.11.038 SN - 1359-6454 SN - 1873-2453 VL - 165 SP - 40 EP - 50 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-47306 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Miccoli, Lorenzo A1 - Silva, R. A. A1 - Oliveira, D. V. A1 - Müller, U. T1 - Static behavior of cob: Experimental testing and finite-element modeling N2 - The aim of this paper is to implement a numerical model to reproduce the nonlinear behavior of cob walls under shear loading. Axial compression, pull-off, and diagonal compression tests were carried out to derive the mechanical parameters. In addition, the stressstrain relationships, the nonlinear behavior, and the failure modes were defined. The experimental results were then used to calibrate a finiteelement model. The material behavior was simulated through a macromodeling approach adopting the total strain rotating crack model. A sensitivity analysis was conducted to assess the effects of varying the parameters with higher uncertainty on the structural behavior. The numerical model achieved good correspondence with the experimental results in terms of simulation of the shear stress–shear strain relationship and of damage pattern. KW - Cob KW - Compression behavior KW - Shear behavior KW - Digital image correlation KW - Finite-element method PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002638 SN - 0899-1561 SN - 1943-5533 VL - 31 IS - 4 SP - 04019021-1 EP - 04019021-13 PB - ASCE American Society of Civil Engineers AN - OPUS4-47316 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Celasun, S. A1 - Remmler, D. A1 - Schwaar, Timm A1 - Weller, Michael G. A1 - Du Prez, F. A1 - Börner, H. G. T1 - Digging into the sequential space of thiolactone precision polymers: A combinatorial strategy to identify functional domains N2 - Functional sequences of precision polymers based on thiolactone/Michael chemistry are identified from a large one-bead one-compound library. Single-bead readout by MALDI-TOF MS/MS identifies sequences that host m-THPC that is a second Generation photo-sensitizer drug. The corresponding Tla/Michael-PEG conjugates make m-THPC available in solution and drug payload as well as drug release kinetics can be fine-tuned by the precision segment. KW - Combinatorial chemistry KW - Combinatorial polymer libraries KW - Sequence-defined oligomer KW - Precision polymer sequencing KW - Pseudo peptides KW - MALDI-TOF KW - ESI MS KW - Mass spectrometry KW - Sequencing KW - PEG KW - Polyethylene glycol KW - Solubilizer KW - Drug KW - Conjugates PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1002/anie.201810393 SN - 1521-3773 VL - 58 IS - 7 SP - 1960 EP - 1964 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-47323 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Burkert, Andreas A1 - Babutzka, Martin T1 - Korrosionsschutz durch Deckschichtbildung und Passivität N2 - Metallene Konstruktionswerkstoffe reagieren infolge ihres thermodynamisch instabilen Zustandes mehr oder weniger stark mit Stoffen aus der Umgebung. Eine große Rolle bei diesen Reaktionen spielt das Feuchtigkeitsangebot an der Metalloberfläche, welches nicht zwingend mit einem sichtbaren Wasserfilm einhergehen muss. An der Atmosphäre bilden sich an sauberen Metalloberflächen bei etwa 80 % relativer Luftfeuchte, bei versalzten Oberflächen auch schon ab etwa 25 % r. F., Feuchtfilme aus. Im Feuchtfilm laufen grundsätzlich die gleichen elektrochemischen Reaktionen ab, wie diese von wässrigen Medien bekannt sind. Dabei geht das Metall zunächst in Ionenform und in nachgelagerten Reaktionen in einen thermodynamisch stabilen Zustand in Form unterschiedlichster Oxid- und Hydroxidverbindungen über. Die so entstehenden Korrosionsprodukte können im Feuchtigkeitsfilm begrenzt löslich oder unlöslich sein und lagern sich auf den Oberflächen der Konstruktionswerkstoffe häufig als feste Korrosionsprodukte ab bzw. wachsen dort auf. Je nachdem wie die Korrosionsprodukte strukturell zum Untergrund passen, können sich dichte, sehr gut haftende Schichten ausbilden oder poröse, dicke Schichten ohne nennenswerte Haftung aufwachsen. Wachsen dichte, porenfreie Schichten mit guter Haftung auf, die im umgebenden Medium unlöslich sind, wird die weitere Auflösung des Metalls stark gehemmt. Man spricht dann von der Ausbildung schützender Deckschichten bzw. von Passivschichten auf welcher der Korrosionsschutz und damit die Dauerhaftigkeit vieler Konstruktionswerkstoffe beruhen. Kaesche bezeichnete die Passivität sehr treffend als „optimalen Grenzfall des Korrosionsschutzes durch Schichten von Korrosionsprodukten“. Aus technischer Sicht hält Kaesche eine Unterscheidung von Deckschichten bzw. Passivschichten für nicht zwingend erforderlich, da beide die Korrosionsgeschwindigkeit in gleichem Maß herabsetzen können. Die Übergänge zwischen den meist dickeren und dadurch sichtbaren Deckschichten und den meist dünnen, nicht sichtbaren Passivschichten sind fließend. T2 - 18. Tagung "Korrosionsschutz in der maritimen Technik" CY - Hamburg, Germany DA - 30.01.2019 KW - Korrosionsschutz KW - Überzüge KW - Deckschichten KW - Passivität PY - 2019 SN - 978-3-935406-70-3 VL - 18 SP - 25 EP - 38 AN - OPUS4-47307 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - de Oliveira Guilherme Buzanich, Ana T1 - Hard X-ray spectroscopy and imaging at the BAMline and MySpot beamlines at BESSY II (Berlin, Germany) N2 - Overview of the X-ray based analytical methods conducted at the BAMline and µSpot Beamline for structure analysis. T2 - Pccr2 + AfLS conference CY - Accra, Ghana DA - 29.01.2019 KW - X-ray spectroscopy KW - Synchrotron KW - Beamline KW - Material characterization PY - 2019 AN - OPUS4-47319 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Burkert, Andreas T1 - Korrosionsschutz durch Deckschichtbildung und Passivität N2 - Metallene Konstruktionswerkstoffe reagieren infolge ihres thermodynamisch instabilen Zustandes mehr oder weniger stark mit Stoffen aus der Umgebung. Eine große Rolle bei diesen Reaktionen spielt das Feuchtigkeitsangebot an der Metalloberfläche, welches nicht zwingend mit einem sichtbaren Wasserfilm einhergehen muss. An der Atmosphäre bilden sich an sauberen Metalloberflächen bei etwa 80 % relativer Luftfeuchte, bei versalzten Oberflächen auch schon ab etwa 25 % r. F., Feuchtfilme aus. Im Feuchtfilm laufen grundsätzlich die gleichen elektrochemischen Reaktionen ab, wie diese von wässrigen Medien bekannt sind. Dabei geht das Metall zunächst in Ionenform und in nachgelagerten Reaktionen in einen thermodynamisch stabilen Zustand in Form unterschiedlichster Oxid- und Hydroxidverbindungen über. Die so entstehenden Korrosionsprodukte können im Feuchtigkeitsfilm begrenzt löslich oder unlöslich sein und lagern sich auf den Oberflächen der Konstruktionswerkstoffe häufig als feste Korrosionsprodukte ab bzw. wachsen dort auf. Je nachdem wie die Korrosionsprodukte strukturell zum Untergrund passen, können sich dichte, sehr gut haftende Schichten ausbilden oder poröse, dicke Schichten ohne nennenswerte Haftung aufwachsen. Wachsen dichte, porenfreie Schichten mit guter Haftung auf, die im umgebenden Medium unlöslich sind, wird die weitere Auflösung des Metalls stark gehemmt. Man spricht dann von der Ausbildung schützender Deckschichten bzw. von Passivschichten auf welcher der Korrosionsschutz und damit die Dauerhaftigkeit vieler Konstruktionswerkstoffe beruhen. Kaesche bezeichnete die Passivität sehr treffend als „optimalen Grenzfall des Korrosionsschutzes durch Schichten von Korrosionsprodukten“. Aus technischer Sicht hält Kaesche eine Unterscheidung von Deckschichten bzw. Passivschichten für nicht zwingend erforderlich, da beide die Korrosionsgeschwindigkeit in gleichem Maß herabsetzen können. Die Übergänge zwischen den meist dickeren und dadurch sichtbaren Deckschichten und den meist dünnen, nicht sichtbaren Passivschichten sind fließend. T2 - 18. Tagung "Korrosionsschutz in der maritimen Technik" CY - Hamburg, Germany DA - 30.01.2019 KW - Deckschichten KW - Korrosionsschutz KW - Passivität KW - Überzüge PY - 2019 AN - OPUS4-47325 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Yusenko, Kirill T1 - BAMline 2.0 – further technical developments for a broader multipurpose hard X-ray beamline at BESSY II N2 - We show further development of our beamline in the contexst of further itermational collaboration. T2 - PACC and AfSC CY - Accra, Ghana DA - 28.01.2019 KW - Synchrotron radiation PY - 2019 AN - OPUS4-47317 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hoevelmann, J. A1 - Stawski, T. M. A1 - Besselink, R. A1 - Freeman, H. M. A1 - Dietmann, K. M. A1 - Mayanna, S. A1 - Pauw, Brian Richard A1 - Benning, L. G. T1 - A template-free and low temperature method for the synthesis of mesoporous magnesium phosphate with uniform pore structure and high surface area N2 - Mesoporous phosphates are a group of nanostructured materials with promising applications, particularly in biomedicine and catalysis. However, their controlled synthesis via conventional template-based routes presents a number of challenges and limitations. Here, we show how to synthesize a mesoporous Magnesium phosphate with a high surface area and a well-defined pore structure through thermal decomposition of a crystalline struvite (MgNH4PO4·6H2O) precursor. In a first step, struvite crystals with various morphologies and sizes, ranging from a few micrometers to several millimeters, had been synthesized from supersaturated aqueous solutions (saturation index (SI) between 0.5 and 4) at ambient pressure and temperature conditions. Afterwards, the crystals were thermally treated at 70–250 °C leading to the release of structurally bound water (H2O) and ammonia (NH3). By combining thermogravimetric analyses (TGA), scanning and transmission electron microscopy (SEM, TEM), N2 sorption analyses and small- and wide-angle X-ray scattering (SAXS/WAXS) we show that this decomposition process results in a pseudomorphic transformation of the original struvite into an amorphous Mg-phosphate. Of particular importance is the fact that the final material is characterized by a very uniform mesoporous structure with 2–5 nm wide pore channels, a large specific surface area of up to 300 m2 g−1 and a total pore volume of up to 0.28 cm3 g−1. Our struvite decomposition method is well controllable and reproducible and can be easily extended to the synthesis of other mesoporous phosphates. In addition, the so produced mesoporous material is a prime candidate for use in biomedical applications considering that Magnesium phosphate is a widely used, non-toxic substance that has already shown excellent biocompatibility and biodegradability. KW - Struvite KW - SAXS KW - Scattering KW - Nanoporous KW - Geology PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-477130 DO - https://doi.org/10.1039/c8nr09205b VL - 11 IS - 14 SP - 6939 EP - 6951 PB - Royal Society of Chemistry AN - OPUS4-47713 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Nofz, Marianne A1 - Dörfel, Ilona A1 - Sojref, Regine A1 - Saliwan Neumann, Romeo T1 - Microstructure of bare and sol-gel alumina-coated nickel-base alloy Inconel 625 after long-term oxidation at 900 °C N2 - Though Ni-base superalloys show a high oxidation and corrosion resistance, coatings could still improve these properties, especially if used at temperatures up to 1000 °C. Here, a coating was prepared by applying a boehmite-sol via dip-coating and a subsequent heat treatment at 600 °C for 30 minutes. To evaluate the coating, the oxidation behavior of bare and alumina coated Ni-base alloy Inconel 625 in air at 900 °C was studied for up to 2000 h. Electron microscopic studies of sample surfaces and cross-sections showed that (i) in the 3.5 µm – 6.3 mm thick scale formed on the bare alloy, Fe and Ni are located as fine precipitates at the grain boundaries of the chromia-rich scale, (ii) Ni and Ti are concentrated to a minor degree at the grain boundaries of the scale, too; and for the coated sample: (iii) the only 1.8 µm thick sol-gel alumina coating slows down the formation of chromia on the alloy surface and reduces the outward diffusion of the alloy constituents. The protective effect of the coating was evidenced by (i) diminished chromium diffusion at grain boundaries resulting in less pronounced string-like protrusions at the outer surface of the coated IN 625, (ii) formation of a Cr-enriched zone above the alloy surface which was thinner than the scale on the uncoated sample, (iii) no detectable Cr-depleted zone at the alloy surface, and (iv) a narrower zone of formation of Kirkendall pores. KW - Inconel 625 KW - High-temperature oxidation KW - Oxidation protection KW - Sol-gel coating PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1007/s11085-019-09888-z SN - 0030-770X VL - 91 IS - 3-4 SP - 395 EP - 416 PB - Springer Science+Business Media AN - OPUS4-47665 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -