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Organisationseinheit der BAM
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- 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation (5)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (2)
- 1.4 Prozessanalytik (2)
- 6 Materialchemie (2)
- 6.3 Strukturanalytik (2)
- 6.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (1)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (1)
- 9 Komponentensicherheit (1)
In der vorliegenden Arbeit wurden die Herstellung und die Eigenschaften von APSund HVOF-gespritzten Schichten aus dem gesamten System Cr2O3-TiO2 erstmalig systematisch untersucht. Für die Herstellung experimenteller Beschichtungspulver auf der TiO2-reichen Seite, aber auch für die Interpretation der Phasenzusammensetzungen der Schichten wurde das Cr2O3-TiO2-Phasendiagramm eingehend analysiert. Neben kommerziell verfügbaren Pulvern auf der Cr2O3-reichen Seite wurden im Rahmen der Arbeit fünf durch agglomerieren und sintern hergestellte experimentelle Pulver auf der TiO2-reichen Seite verwendet. In diesen experimentellen Pulvern konnten die angestrebten Phasenzusammensetzungen gezielt eingestellt werden. Mit beiden Spritzverfahren konnten homogene und porenarme Schichten hergestellt werden. Durch die Spritzprozesse kommt es zu erheblichen Veränderungen der Phasenzusammensetzungen. Bei der Schichthärte, dem spezifischen Widerstand der Schichten, als auch bei der Beständigkeit im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß existiert eine Abhängigkeit der Eigenschaften vom Cr2O3-Gehalt. Die erwarteten niedrigen spezifischen Widerstände auf der TiO2-reichen Seite wurden bestätigt. Als hochtemperaturstabile, elektrisch leitfähige keramische Schichten besitzen sie ein hohes Anwendungspotential. Die Vorteile der Schichten im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß liegen bei Hochtemperaturanwendungen.
Die Zusammensetzung WC-(W,Cr)2C-7%Ni gehört zu den kommerziell verfügbaren Standardzusammensetzungen für Hartmetallspritzpulver und -schichten. Abweichend davon wird sie mit unterschiedlichen Bezeichnungen wie WC-CrC-Ni, WC-Cr3C2-Ni oder WC-NiCr gehandelt. In diesem Beitrag werden die spezifischen Mikrostrukturen und Phasenzusammensetzungen der Beschichtungspulver und der HVOF-gespritzten Schichten vorgestellt. Das besondere Anliegen ist es, dass noch unbekannte Potenzial dieser Zusammensetzung, ihre außerordentliche Oxidationsstabilität und das günstige Verhalten im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß aufzuzeigen. Diese Eigenschaften werden mit denen von WC-10%Co-4%Cr-Schichten verglichen. Da seit dem Zeitpunkt der Entwicklung der Zusammensetzung 50 Jahre verstrichen sind, kann davon ausgegangen werden, dass sie bei weitem nicht optimal auf die uns heute zur Verfügung stehende Anlagentechnik abgestimmt ist. Somit ist der Impuls für weitere Verbesserungen und neue Anwendungen gegeben.
The composition WC-(W,Cr)2C-7%Ni is a standard commercially available composition for hardmetal feedstock powders and coatings, but it is sold under a variety of designations including WC-'CrC'-Ni, WC-Cr3C2-Ni and WC-NiCr. In this paper the specific microstructures and phase compositions of the feedstock powder and the HVOF-sprayed coatings are presented with a view to shedding light on the still-unknown application potential of this composition as well as its extraordinary oxidation resistance and advantageous behaviour in dry sliding conditions. These properties are compared with those of WC-10%Co-4%Cr coatings. As 50 years have passed since it was developed, this composition can well be said to be far from optimal for todays HVOF equipment. There is hence room for improvement as well as for new applications.
WC-(W,Cr)2C-Ni - die unbekannte Hartmetallschicht / WC-(W,Cr)2C-Ni - the unknown hardmetal coating
(2008)
Die Zusammensetzung WC-(W,Cr)2C-7%Ni gehört zu den kommerziell verfügbaren Standardzusammensetzungen für Hartmetallspritzpulver und -schichten. Abweichend davon wird sie mit unterschiedlichen Bezeichnungen wie WC-'CrC'-Ni, WC-Cr3C2-Ni oder WC-NiCr gehandelt. In diesem Beitrag werden die spezifischen Mikrostrukturen und Phasenzusammensetzungen der Beschichtungspulver und der HVOF-gespritzten Schichten vorgestellt. Das besondere Anliegen ist es, dass noch unbekannte Potenzial dieser Zusammensetzung, ihre außerordentliche Oxidationsstabilität und das günstige Verhalten im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß aufzuzeigen. Diese Eigenschaften werden mit denen von WC-10%Co-4%Cr-Schichten verglichen. Da seit dem Zeitpunkt der Entwicklung der Zusammensetzung 50 Jahre verstrichen sind, kann davon ausgegangen werden, dass sie bei weitem nicht optimal auf die uns heute zur Verfügung stehende Anlagentechnik abgestimmt ist. Somit ist der Impuls für weitere Verbesserungen und neue Anwendungen gegeben. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
The composition WC-(W,Cr)2C-7%Ni is a standard commercially available composition for hardmetal feedstock powders and coatings, but it is sold under a variety of designations including WC-'CrC'-Ni, WC-Cr3C2-Ni and WC-NiCr. In this paper the specific microstructures and phase compositions of the feedstock powder and the HVOF-sprayed coatings are presented with a view to shedding light on the still-unknown application potential of this composition as well as its extraordinary oxidation resistance and advantageous behaviour in dry sliding conditions. These properties are compared with those of WC-10%Co-4%Cr coatings. As 50 years have passed since it was developed, this composition can well be said to be far from optimal for todays HVOF equipment. There is hence room for improvement as well as for new applications.
Die AG Fraktographie im DVM/DGM-Gemeinschaftsgremium „Elektronenmikroskopie in der Materialforschung“ betreibt seit 2013 eine fraktographische online-Datenbank („FractoDB“), die für das interessierte Fachpublikum kostenfrei zur Verfügung steht. Die Analyse und Bewertung von Bruchflächen und der darauf befindlichen Bruchmerkmale ist ein wichtiger Teilaspekt der Schadensanalyse bei der Suche nach Schadensmechanismen und Schadensursachen. Risse und Brüche an realen Bauteilen können nur dann bewertet werden, wenn gut dokumentierte Vergleichsbrüche aus Laborversuchen zur Verfügung stehen, sei es an Proben oder an Vergleichs-Bauteilen. Daher trägt die AG Fraktographie Bildmaterial zusammen, führt systematisch Laborversuche und Ringversuche durch und analysiert Brüche aus Schadensfällen. Die gewonnenen Daten werden zu Datensätzen zusammengestellt und über die Datenbank zugänglich gemacht. Derzeit ist ein Bestand von über 400 Datensätzen mit insgesamt über 4.500 Bildern verfügbar, welcher durchsucht werden kann und in Anlehnung an die VDI 3822 organisiert ist. Weitere Aktivitäten der AG Fraktographie, die in der FractoDB abgebildet werden, sind u.a. die Entwicklung einer fraktographischen Symbolik und die Analyse von Bruchmerkmalen mittels Machine Learning. Über die aktuellen Ergebnisse und Planungen wird berichtet.
A big problem with the chemistry literature is that it is not standardized with respect to precise operational parameters, and real time corrections are hard to make without expert knowledge. This lack of context means difficult reproducibility because many steps are ambiguous, and hence depend on tacit knowledge. Here we present the integration of online NMR into an automated chemical synthesis machine (CSM aka. “Chemputer” which is capable of small-molecule synthesis using a universal programming language) to allow automated analysis and adjustment of reactions on the fly. The system was validated and benchmarked by using Grignard reactions which were chosen due to their importance in synthesis. The system was monitored in real time using online-NMR, and spectra were measured continuously during the reactions. This shows that the synthesis being done in the Chemputer can be dynamically controlled in response to feedback optimizing the reaction conditions according to the user requirements.
Ein einfacher Vergleichsversuch auf dem Gebiet der quantitativen Gefügeanalyse zeigte erhebliche Unterschiede in den ermittelten Flächenanteilen für Kugelgraphit in einem Schliff aus EN-GJS-400-15. Im Mittelpunkt des Interesses stand dabei die gesamte Prozesskette vom Bildeinzug bis zur Auswertesoft-ware. Einflüsse aus der Schliffpräparation wurden nicht betrachtet. Offensichtlich besteht, zumindest für Werkstoffprüflabors im Industriebereich, ein Verbesserungsbedarf hinsichtlich Genauigkeit und Reproduzierbarkeit. Motiviert war dieser Vergleichsversuch durch stark voneinander abweichende Messwerte von Bestellern und Lieferanten bei der quantitativen Bestimmung des Porenanteils in feingegossenen Gasturbinenschaufeln. Da diese Werte zum Teil in Auslegungsrech-nungen eingehen, sind hohe Anforderungen an die Genauigkeit der verwendeten Bildanalysesysteme zu stellen. Möglichkeiten zur Verbesserung der Qualität der in industriellen Labors gewonnenen Messergebnisse der quantitativen Metallographie werden vorgeschlagen.
Fatigue failure of a component can occur at service loads considerably lower than the yield strength of the material. Under fatigue loading condition, the material in the vicinity of the tip of a propagating crack repeatedly deforms plastically, leaving microscopic marks on the crack surface, commonly known as fatigue striations. Counting and measuring fatigue striations is a method in estimating the number of loading cycles a component went through until fracture. Some studies suggest a one-to-one relation between the number of fatigue striations and the number of load cycles, but this relation is still debatable, given that there are many factors influencing the formation of those striations. The main purpose of this work is to analyze the influence of microstructure and mechanical strength on the formation of fatigue striations in structural steels, in order to understand how these material properties are related to the fatigue crack behavior. For such, standard Charpy-V samples were subjected to hardness, fatigue and impact testing. Metallography was performed to characterize the microstructure, and a fractographic analysis by using optical and scanning electron microscopy was carried out to investigate the fracture surface. This study shows that steels with higher ductility have a closer one-to-one relation than those with a higher tensile strength. Above a certain level of tensile strength, fatigue striations do form rarely or completely disappear.
A stochastic model for fatigue short crack growth is presented. It takes into account the interaction between the crack-tip plastic zone and grain boundaries. The process is Markovian. It is completely described by the crack length and the size of the plastic zone. The integro-differential equation giving the evolution of the transition probability distribution is derived.
In this article a comparative study of the behaviour of
different commercial anti-graffiti on natural stone and
brick is presented. 8 different European substrates were
selected and 4 commercial anti-graffiti of different
chemical nature were applied on these substrates. The
variations of their hydric properties and aspect (colour
and gloss) with regard to the untreated substrates were
later studied in the laboratory.
The results obtained permitted to assess the suitability of
4 of the main types of chemical formulations employed
to be used as anti-graffiti. This study concludes that the
sacrificial anti-graffiti with polymeric paraffins in its
composition presents the lowest reductions of the hydric
properties of the studied substrates, being also the
variations in colour the least perceptible.
An der BAM wurde Anfang 1996 die GUM-konforme Ermittlung und Angabe der Unsicherheit quantitativer Prüfergebnisse eingeführt. Nach einem kurzen Überblick über die wesentlichen Schritte und die bisherigen Erfahrungen wird die Ermittlung der Unsicherheit an Beispielen aus zwei Schwerpunktsbereichen der Prüftätigkeit der BAM vorgestellt: atomspektrometrische Analyse anorganischer Materialien und mechanisch-technologische Werkstoffprüfung. Abschließend wird ein Ausblick auf die Ermittlung der Unsicherheit qualitativer Prüfergebnisse gegeben. Diese Arbeit ist ein ergänzender Beitrag zur Thematik des tm-Sonderheftes über GUM-konforme Auswertung von Messungen, das im Januar 2001 erschienen ist.
At BAM, GUM-compliant evaluation and expression of uncertainty for quantitative test results was introduced in early 1996. After a brief overview of essential steps and experience so far, uncertainty evaluation is presented for examples from two main fields of BAM´s testing activities: analysis of inorganic materials by atomic spectrometry and mechanical materials testing using tensile/compression testing machines. Finally, an outlook is given on the evaluation of uncertainty for qualitative test results. This paper is a supplementary contribution to the topic of the tm special edition on GUM-compliant evaluation of measurements published January 2001.
Volume fraction determination of discretely oriented disc-shaped precipitates in transmission mode
(2017)
In der vorliegenden Arbeit wurde eine Formel zur Berechnung des Volumenantei ls dis kret orientierter scheibenförmiger Phasen für die Untersuchung im Transmissionsmodus hergeleitet, validiert und mit bereits veröffent lichen Formeln verglichen. Bei diesem Ver gleich konnte gezeigt werden,dass die in zahl reichen Veröffentlichungen benutzte Formel von E. E. Underwood für die Volumenanteils bestimmungbeidiskret orientierten Ausschei dungsphasen nicht benutzt werden sollte, da sie den Volumenanteil deutlich unterschätzt.
Die Ursache liegt in der von E.E. Underwood getroffenen Annahme, dass die kreisförmigen Scheiben regellos angeordnet und nicht aus gerichtet sind, was in Al-Legierungen in der Regel nicht der Fall ist.
In this paper, we present a collection of machine learning assisted distributed fiber optic sensors (DFOS) for applications in the field of infrastructure monitoring. We employ advanced signal processing based on artificial neural networks (ANNs) to enhance the performance of the dynamic DFOS for strain and vibration sensing. Specifically, ANNs in comparison to conventional and computationally expensive correlation and linearization algorithms, deliver lower strain errors and speed up the signal processing allowing real time strain monitoring. Furthermore, convolutional neural networks (CNNs) are used to denoise the dynamic DFOS signal and enable useable sensing lengths of up to 100 km. Applications of the machine learning assisted dynamic DFOS in road traffic and railway infrastructure monitoring are demonstrated. In the field of static DFOS, machine learning is applied to the well-known Brillouin optical frequency domain analysis (BOFDA) system. Specifically, CNN are shown to be very tolerant against noisy spectra and contribute towards significantly shorter measurement times. Furthermore, different machine learning algorithms (linear and polynomial regression, decision trees, ANNs) are applied to solve the well-known problem of cross-sensitivity in cases when temperature and humidity are measured simultaneously. The presented machine learning assisted DFOS can potentially contribute towards enhanced, cost effective and reliable monitoring of infrastructures.