TY - GEN A1 - Müller, Alexander A1 - Trappe, Volker A1 - Hickmann, Stefan A1 - Ortwein, H.-P ED - Christ, Hans-Jürgen T1 - Investigation of the infinite life of fibre-reinforced plastics using X-ray refraction topography for the in-situ, nondestructive evaluation of micro-structural degradation processes during cyclic fatigue loading N2 - The described investigation of carbon-fibre-reinforced plastics (CFRP) documents that damage evolution can be observed by means of X-ray refractography. Comparative investigations with synchrotron technique on CFRP and grey-scale analysis on glass fibre-reinforced-plastics (GFRP) confirm these results. Moreover it was found that the fracture mechanical properties of the matrix system influence damage nucleation and propagation in the laminate during static and fatigue loads. Single-step fatigue tests were carried out on Laminates with RIM135 and LY556 matrix systems made from non-crimped fabric (NCF) or twill weave in different fibre orientations. The damage to the LY556 laminates was characterized by laminate cracks growing rapidly over the whole specimen width, whereas the damage on the RIM135 laminates was characterized by an earlier onset of micro-cracking followed by laminate cracks. The specimens were fatigued up to 108 (very high cycle fatigue (VHCF) regime) load cycles. S-N-curves of damage initiation were drawn and boundaries were identified for endurance within the VHCF regime. A phenomenology based model focusing on matrix stress was applied to reproduce the first inter-fibre failure (IFF) under static and fatigue loads. KW - Carbon fibre-reinforced-plastics KW - Fatigue KW - Damage evolution KW - X-ray refractography KW - Very high cycle fatigue PY - 2018 SN - 978-3-658-24531-3 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-658-24531-3 VL - 2018 SP - 417 EP - 439 PB - Springer Spektrum CY - Wiesbaden ET - 1. Auflage AN - OPUS4-50096 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Schilling, Markus T1 - Environmental Stress Cracking (ESC) and Slow Crack Growth (SCG) of PE-HD induced by external fluids N2 - High-density polyethylene (PE-HD) is widely used as a packaging material. Typical applications are pipes and containers for storage and transport of dangerous goods. For these applications, the understanding of the craze-crack damage mechanisms slow crack growth (SCG) and environmental stress cracking (ESC) is of importance. Since these mechanisms are considered to be the major causes of failure, their understanding is essential for inspection and release of those materials. A well-established test method for the assessment of these damage mechanisms is the full-notch creep test (FNCT). It is used in this study for a detailed investigation of crack propagation phenomena in PE-HD container materials under the influence of different fluids such as air, water and aqueous detergent solutions (Arkopal N 100) as well as biodiesel and diesel. Based on the results of the FNCT, a classification scheme of different fluids is proposed, which allows for an assignment of the respective damage mechanisms. Hereby, it is differentiated between (i) inert, (ii) purely surface-active and (iii) additionally sorptive, bulk-active fluids with respect to SCG. If the test fluid changes the intrinsic properties (at the surface or in the bulk), the damage mechanism is addressed to ESC behavior. In FNCT investigations, stress, temperature and specimen geometry were varied systematically. In addition to the time to failure as common measure for the resistance of a PE-HD type against crack propagation, specimen elongation was considered in detail. Several imaging techniques were applied for fracture surface analysis of specimens tested in FNCT to gain novel information on SCG and ESC behavior. From height profiles obtained by laser scanning microscopy (LSM) and information on surface structures from scanning electron microscopy (SEM), indicators for the differentiation of the crack propagation mechanisms could be derived. Based on the LSM data, an algorithm for the distinction between ductile shear deformation and brittle crack growth as dominating failure mechanism was developed. Imaging techniques were also used for determination of crack propagation rates, which were related to time-resolved FNCT elongation data. From the time-resolved determination of crack lengths of partly damaged FNCT specimens, an increasing length of craze zone with a progressively propagating crack was revealed for the first time. This relation of crack and craze zones was specified by fracture mechanical considerations. N2 - Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) wird als Werkstoff für Rohre und Behälter für den Transport und zur Lagerung von Gefahrgütern verwendet. Für die Beurteilung und technische Freigabe dieser Materialien ist das Verständnis der beiden Schädigungsmechanismen „langsames Risswachstum“ (engl.: „slow crack growth“, SCG) und „umgebungsbedingter Spannungsriss“ (engl.: „environmental stress cracking“, ESC) essentiell. Eine etablierte Prüfmethode zur Bewertung dieser Schädigungsmechanismen ist der Full-Notch Creep Test (FNCT), der in dieser Arbeit zur systematischen Untersuchung des Risswachstums in PE-HD Behältermaterialien unter Einwirkung von Luft, Wasser und wässrigen Netzmittellösungen (Arkopal N 100) sowie Biodiesel und Diesel verwendet wird. Aus den Ergebnissen des FNCT wird ein Klassifikationsschema für Fluide vorgeschlagen, welches ebenfalls eine Zuordnung zu den Schädigungsmechanismen erlaubt. Hierbei wird in (i) inerte, (ii) rein oberflächen-aktive und (iii) zusätzliche sorptive, volumen-aktive Fluide hinsichtlich des langsamen Risswachstums (SCG) unterschieden. Wenn ein Fluid lokal die intrinsischen Materialeigenschaften des Polymers verändert, wird der Schädigungsmechanismus dem umgebungsbedingten Spannungsriss (ESC) zugeordnet. Bei den FNCT-Untersuchungen wurden die mechanische Spannung, die Temperatur und die Prüfkörpergeometrie systematisch variiert. Zusätzlich zur Standzeit wurde die Prüfkörperdehnung zeitabhängig erfasst. Aus einer erweiterten Bruchflächenanalyse konnten neuartige Informationen über SCG und ESC erhalten werden. Hierzu wurden verschiedene Bildgebungsverfahren verwendet. Insbesondere wurden mit Laserscanningmikroskopie (LSM) Höhenprofile und mit Rasterelektronenmikroskopie (REM) Oberflächeninformationen zur Charakterisierung der Rissfortschrittsmechanismen erhalten. Auf Basis der LSM wurde unter Zuhilfenahme von Höhenprofildaten ein Algorithmus zur Unterscheidung zwischen duktiler Scherverformung und sprödem Risswachstum als dominierende Schädigungsmechanismen entwickelt. Die aus den bildgebenden Verfahren ermittelten Rissfortschrittsraten konnten mit den Daten der während des FNCT erfassten Dehnung der Prüfkörper in Beziehung gesetzt werden. Weiterhin wurde mithilfe von zeitaufgelösten Risslängendaten erstmals eine direkte Korrelation der Risslänge zu vorgeschädigten, fibrillierten Bereichen (Crazes) im PE-HD Prüfkörper während des FNCT nachgewiesen. Demnach vergrößert sich die Craze-Länge linear mit zunehmender Risslänge. Dieser Zusammenhang zwischen Riss- und Craze-Längen wurde auf mathematisch, bruchmechanischer Grundlage bestätigt. KW - High-density polyethylene (PE-HD) KW - Full-Notch Creep Test (FNCT) KW - Slow crack growth (SCG) KW - Environmental Stress Cracking (ESC) KW - Biodiesel KW - Diesel KW - Crack propagation analysis KW - Fracture Surface Analysis KW - Test Improvement KW - Imaging PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:tuda-tuprints-115443 DO - https://doi.org/10.25534/tuprints-00011544 SP - 1 EP - 212 CY - Darmstadt AN - OPUS4-50941 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Ghigo, Tea A1 - Torallas, S. T1 - Between Literary and Documentary Practices: The Montserrat Codex Miscellaneus (Inv. Nos. 126‐178, 292, 338) and the Material Investigation of Its Inks N2 - The Montserrat Codex Miscellaneus (TM 59453/LDAB 552) has been the subject of numerous studies since the publication of ist first text by its owner, father Ramon Roca-Puig. Scholars have dealt with the content of its texts, as well as interrogated its origin and materiality. It is a fourth-century papyrus single quire codex, which contains texts in both Latin and Greek. It has been argued that it belonged to the Bodmer library, connected to a Pachomian library in the Thebaid. In this paper we want to contribute to the material study of the codex by presenting the first results of an archaeometric analysis performed upon the inks. The Analysis was carried out within the framework of the ‘PAThs’ project based at Sapienza University of Rome, and executed with the close cooperation of DVCTVS, a team of scholars who curate the Roca-Puig collection. The results obtained have not only cast light on the history of production of the codex, but also, and perhaps most importantly, point out that a meaningful interpretation of the analytical data is only possible through an interdisciplinary collaboration between the humanities and the natural sciences. KW - Interdisciplinary approach KW - Codex Miscellaneus KW - Palaeography KW - Book production KW - Archaeometry KW - Ink analysis PY - 2020 SP - 101 EP - 114 AN - OPUS4-51004 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Fahrbach, M. A1 - Friedrich, Sebastian A1 - Cappella, Brunero A1 - Peiner, Erwin T1 - Calibrating a high-speed contact-resonance profilometer N2 - A European EMPIR project, which aims to use large-scale piezoresistive microprobes for contact resonance applications, a well-established measurement mode of atomic force microscopes (AFMs), is being funded. As the probes used in this project are much larger in size than typical AFM probes some of the simplifications and assumptions made for AFM probes are not applicable. This study presents a guide on how to systematically create a model that replicates the dynamic behavior of microprobes, including air damping, nonlinear sensitivities, and frequency dependencies. The model is then verified by analyzing a series of measurements. KW - Piezoresistive cantilever KW - AFM KW - contact resonance PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-509899 DO - https://doi.org/10.5194/jsss-9-179-2020 VL - 9 SP - 179 EP - 187 PB - Copernicus Publications AN - OPUS4-50989 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Koclega, Damian A1 - Radziszewska, A. A1 - Kranzmann, Axel A1 - Marynowski, P. A1 - Wozny, K. T1 - Morphology and chemical composition of inconel 686 after high-temperature corrosion N2 - The work presents the microstructure, chemical composition and mechanical properties of Inconel 686 coatings after high - temperature corrosion in environment of aggressive gases and ashes. To produce the Ni - based coatings the QS Nd:YAG laser cladding process was carried out. As the substrate used 13CrMo4-5 boilers plate steel. Ni - base alloys characterize the excellent high-temperature corrosion resistance, good strength and ability to work in aggressive environments. Formed clad were characterized by high quality of metallurgical bonding with the substrate material and sufficiently low amount of the iron close to the clad layer surface. After corrosion experiment the oxide scale on the substrate and clad created. The scale on 13CrMo4-5 steel had 70 μm thickness while the scale of the clad had less than 10 μm. The microstructure, chemical composition of the obtained clad and scales were investigated by scanning electron microscope (SEM) and electron probe microanalyzer (EPMA) equipped with the EDS detectors. T2 - 27th International conference on metallurgy and materials CY - Brno, Czech Republic DA - 23.05.2018 KW - laser cladding KW - Inconel 686 KW - High - temperature corrosion KW - Aggressive environment KW - Oxide scale PY - 2018 SP - 1010 EP - 1016 AN - OPUS4-49660 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Costa e Silva, A. A1 - Coelho, D. A1 - Kranzmann, Axel A1 - Rizzo, Fernando T1 - Simulation of Fe-Cr-X Alloy Exposed to an Oxyfuel Combustion Atmosphere at 600°C N2 - In coal-fired power plants using oxyfuel combustion process with carbon capture and sequestration, instead of air, a mixture of oxygen and recirculated flue gas is injected in the boiler. A series of steels were exposed to CO2-SO2-Ar-H2O gas mixtures at 600 °C for 1000 h to compare their high temperature corrosion behavior. During the corrosion process, carburization, decarburization and recrystallization were observed underneath the oxide scale depending on the gas mixture and alloy composition. The conditions that lead to carburization are not yet completely understood, but decarburization can be simulated using thermodynamic and kinetic models. In this work, the results of these simulations are compared with measured values for one of the alloys that displayed a decarburized region. Since the mobility of carbon in the scale is not known, two strategies were adopted: simulation of alloy-atmosphere contact; and estimation of the carbon flux to produce the observed decarburization. The second approach might give an insight on how permeable to carbon the scale is. KW - CALPHAD approach KW - Corrosion KW - Decarburization KW - DICTRA modeling KW - Experimental kinetics PY - 2016 DO - https://doi.org/10.1007/s11669-015-0421-3 SN - 1547-7037 VL - 37 IS - 1 SP - 19 EP - 24 PB - ASTM International AN - OPUS4-50612 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk T1 - Aufbau einer fraktographischen Online-Datenbank N2 - Fraktographischen Daten aus Schadensanalysen, Vergleichsversuchen und Vorhaben könnten der Fachöffentlichkeit im Bereich Fraktographie zur Verfügung gestellt werden, sofern das Urheber-recht es zulässt und außerdem ein geeignetes Medium existiert. Ein solches Medium könnte eine offene fraktographische online-Datenbank sein. Eine solche wird im Rahmen der AG Fraktographie im DVM-DGM Gemeinschaftsausschuss "Rasterelektronenmikroskopie in der Materialprüfung" zurzeit erarbeitet. T2 - Metallographietagung 2013 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 18.09.2013 KW - Datenbank KW - Fraktographie KW - Schadensanalyse PY - 2013 AN - OPUS4-50597 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk A1 - Bohraus, Stephan A1 - Schmidt, Rüdiger A1 - Portella, Pedro Dolabella ED - Lohrmann, M. ED - Rettenmayr, P. T1 - Aufbau einer fraktographischen online-Datenbank N2 - Fraktographischen Daten aus Schadensanalysen, Vergleichsversuchen und Vorhaben könnten der Fachöffentlichkeit im Bereich Fraktographie zur Verfügung gestellt werden, sofern das Urheberrecht es zulässt und außerdem ein geeignetes Medium existiert. Ein solches Medium könnte eine offene fraktographische online-Datenbank sein. Eine solche wird im Rahmen der AG Fraktographie im DVM-DGM Gemeinschaftsausschuss "Rasterelektronenmikroskopie in der Materialprüfung" zurzeit erarbeitet. T2 - Metallographietagung 2013 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 18.09.2013 KW - Datenbank KW - Fraktographie KW - Schadensanalyse PY - 2013 SN - 978-3-88355-398-6 VL - 45 SP - 19 EP - 24 PB - Inventum CY - Bonn AN - OPUS4-50598 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beck, Uwe T1 - Zentrifugentechnologie zur statistischen Untersuchung von Stumpfklebungen: Ergebnisse ZENSUS-Ringversuchs N2 - Der Vortrag widmet sich der „Zentrifugentechnologie zur statistischen Untersuchung von Stumpfklebungen“ und beschreibt drei wesentlich verschiedene Realsysteme (Fügefläche 1/Klebstoff/ Fügefläche 2), um die Statistik ZPM (wiederholte Ein-Proben-Prüfung) vs. CAT (Mehr-Proben-Prüfung) zu vergleichen. Dazu wurden drei unterschiedliche Klebstoff-klassen mit typischen Fügeteilmaterialkombinationen ausgewählt und in einem Vorversuch mit jeweils 3 unterschiedlichen Prüfgeschwindigkeiten sowohl im Weg-geregelten als auch Kraft-geregelten Mode beansprucht. Die Ergebnisse ZPM vs. CAT und Kraft- vs. Weg-Regelung des Vorversuches zeigten keinerlei Unterschiede auf. Im Ergebnis wurde ein Ringversuch im Kraft-geregelten Mode (6xZPM vs. 8xCAT) für ein Referenzsystem durchgeführt, der nachwies, dass die CAT-Technologie statistisch relevante Prüfergebnisse zur Klebfestigkeit bereitstellt. Es zeigte sich, dass für zwei ZPM-Teilnehmer im Vertrauensbereich 99% statistisch signifikant etwas kleinere Werte der Klebfestigkeit bestimmt wurden, was auf geringfügige Abweichungen von der axialen Ausrichtung des eingespannten Prüflings bei der Ein-Proben-ZPM-Zugprüfung zurückgeführt wird. T2 - VCI CY - Frankfurt/Main, Germany DA - 10.03.2020 KW - Zentrifugentechnologie KW - Statistischen Untersuchung KW - Normung KW - Prüfgeschwindigkeiten KW - Stumpfklebungen PY - 2020 AN - OPUS4-50581 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Schukar, Vivien A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Beck, Uwe T1 - Abschlussbericht zum DFG-Projekt „FAMOS²“ FAser-basierter Magneto-Optischer SchichtSensor N2 - Der Mangel an Anwendungsrichtlinien und Validierungsverfahren für struktur-eingebettete faseroptische Dehnungssensoren, insbesondere auf Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Basis, führte bislang dazu, dass diese Sensoren trotz ihrer hervorragenden Eigenschaften im Bereich der kommerziellen Material- und Strukturüberwachung nur in geringem Umfange eingesetzt wurden. Fragen zur Degradation der Sensoren unter Beanspruchung, Alterung durch klimatische Einflüsse und Enthaftung infolge Belastung der Struktur konnten bisher nur theoretisch simuliert oder anhand exemplarischer Proben für einzelne einflussnehmende Parameter im Labor untersucht werden. Die Erfassung des Sensorverhaltens im Bauteil unter komplexen Umwelteinflüssen während des Bauteilbetriebes, um damit eine Aussage zur Zuverlässigkeit der Sensormessdaten zu gewinnen, war bisher nicht möglich. Im Forschungsprojekt FAMOS² wurde deshalb von 2014 bis 2018 die Realisierung eines Autodiagnoseverfahrens für faseroptische Dehnungssensoren erarbeitet, um die Funktionszuverlässigkeit und Langzeitstabilität der Sensoren während des Bauteilbetriebes innerhalb einer Bauteilstruktur bewerten zu können. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde gezeigt, dass ein FBG-Sensor mit einer speziell angepassten magnetostriktiven Schicht magnetisch so angeregt werden kann, dass mit einer zugeschnittenen Messmethodik zu jedem Zeitpunkt eine Bewertung der Sensorzuverlässigkeit unter Betriebsbedingungen möglich ist. Die auf den Sensor aufgebrachte magnetostriktive Schicht erzeugt bei Anregung mit einem passenden Magnetfeld eine gepulste, synthetische Dehnung. Diese Dehnung steht in einem definierten Verhältnis zum anregenden Magnetfeld und wird optisch über die Verschiebung der Bragg-Wellenlänge ausgelesen. Die Konstanz dieses Verhältnisses stellt dann ein Maß für die korrekte Funktionsfähigkeit des Sensors dar. Das Beschichtungs-verfahren, das magnetische Anregungs- und optische Ausleseverfahren, wie auch die Validierung des Sensors unter Berücksichtigung faseroptischer Effekte wurden während des Projekts konzeptionell entwickelt, aufgebaut und charakterisiert. Qualitativ kann mit diesem Verfahren zunächst eine Gut-/Schlecht-Beurteilung des Sensors vorgenommen werden. Perspektivisch bietet das Verfahren jedoch auch die Möglichkeit, verschiedene Versagensmechanismen bestimmen und klassifizieren zu können. Es zeichnete sich schon während des Projektverlaufs ab, dass sich aus den erzielten Ergebnissen über das Autodiagnoseverfahren hinaus weitere Anwendungsmöglichkeiten für den Einsatz des kombinierten magnetostriktiv-faseroptischen Sensorprinzips, beispielsweise als reiner Magnetfeldsensor, ergeben. Nach Abschluss dieses Forschungsprojekts besteht nun die Möglichkeit, den Funktionszustand faseroptischer Dehnungssensoren jederzeit unabhängig von Alter, Belastung oder Kenntnis eines Referenzzustands zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmen zu können. Aufbauend auf diesen Ergebnissen können weiterführende Forschungen die Messmethodik vertiefend charakterisieren und weitere Anwendungsfälle erschließen. KW - Faser-Bragg-Gitter (FBG) KW - Sensorvalidierung KW - Magnetostriktive Beschichtung KW - Structural Health Monitoring (SHM) PY - 2018 N1 - Das Dokument unterliegt der Vertraulichkeit und kann nicht zugänglich gemacht werden - Projektlaufzeit: 01.04.2014 - 31.07.2018 The document is subject to confidentiality restrictions and cannot be made accessible - project runtime: 01.04.2014 - 31.07.2018 SP - 1 EP - 28 AN - OPUS4-50418 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -