5 Werkstofftechnik
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- 6 Materialchemie (68)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (45)
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- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (28)
- 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse (28)
- 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten (27)
- 6.3 Strukturanalytik (26)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (23)
- 4 Material und Umwelt (21)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (19)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (18)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (14)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (12)
- 8.0 Abteilungsleitung und andere (11)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (10)
- 8.3 Thermografische Verfahren (9)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (9)
- 1.2 Biophotonik (8)
- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (8)
- 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien (7)
- 7.4 Baustofftechnologie (7)
- 1.4 Prozessanalytik (6)
- 1.6 Anorganische Referenzmaterialien (6)
- 3.0 Abteilungsleitung und andere (6)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (6)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (6)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (6)
- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (5)
- 6.7 Materialsynthese und Design (5)
- 7.7 Modellierung und Simulation (5)
- VP Vizepräsident (5)
- VP.1 eScience (5)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (4)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (4)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (4)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (4)
- 6.0 Abteilungsleitung und andere (4)
- 6.4 Materialinformatik (4)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (4)
- 1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik (3)
- 3.5 Sicherheit von Gasspeichern (3)
- 7.0 Abteilungsleitung und andere (3)
- 1.0 Abteilungsleitung und andere (2)
- 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern (2)
- 4.0 Abteilungsleitung und andere (2)
- 4.4 Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung (2)
- 7.1 Baustoffe (2)
- S Qualitätsinfrastruktur (2)
- 1.3 Instrumentelle Analytik (1)
- 1.8 Umweltanalytik (1)
- 2.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 3.6 Elektrochemische Energiematerialien (1)
- 7.2 Ingenieurbau (1)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (1)
- P Präsident (1)
- P.0 Präsident und andere (1)
- S.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- S.1 Qualität im Prüfwesen (1)
Paper des Monats
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Mit der Initiative MaterialDigital fördert das BMBF seit dem letzten Jahr ein wichtiges Instrument zur Digitalisierung der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik in Deutschland. In der ersten Phase dieser Initiative wird seit Juli 2019 die Plattform MaterialDigital von einem Konsortium aufgestellt. Ziel dieser Plattform ist der Aufbau eines virtuellen Materialdatenraums, um zusammen mit allen Interessenten die Systematisierung des Umgangs mit Werkstoffdaten voranzutreiben. In einer zweiten Phase werden akademische F&E-Projekte voraussichtlich Anfang 2021 gefördert. In jedem dieser Projekte wird an einer konkreten Fragestellung das Themenfeld „Digitalisierung der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik“ adressiert und multidisziplinär bearbeitet. In einer dritten Phase werden im Rahmen industriegeführter vorwettbewerblicher Verbundprojekte mit der gleichen Zielsetzung gefördert.
This poster presents the focused ion beam preparation methodologies developed within the framework of the EU funded EURAMET project ADVENT (Advanced Energy-Saving Technology).
It summarises the key breakthroughs achieved for various in situ investigation techniques, e.g. in situ experiments at the Synchrotron facility BESSY II (IR-SNOM and XRS), TEM and SMM instrumentation.
The created experimental devices from diverse thin-film semiconductor materials paved the way to dynamic structural studies bearing the potential to determine nanoscale correlations between strain and electric fields and, moreover, for the fundamental development of new in situ capabilities.
Fracture mechanics is a key to fatigue assessment in AM metal components. Short fatigue cracks are initiated at defects and pronounced surface roughness intrinsic to AM. The subsequent crack-propagation is strongly influenced by microstructural interactions and the build-up of crack-closure. The aim of the present study is to give an insight into short-crack propagation in AM-metals. Fatigue crack propagation resistance curves were determined experimentally for AISI 316L manufactured by Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) which was heat treated at three different temperatures. Differences in the build-up of the fatigue-crack propagation threshold in between the L-PBF specimens and compared to wrought material are due to the residual stress states, a pronounced roughness of the crack-faces in the L-PBF specimens and phase transformation in the vicinity of the crack-tip, resulting in increased crack-closure. This, together with crack-branching found along the crack path, enhances the resistance to the propagation of fatigue cracks.
Calcium cobaltite Ca3Co4O9, abbreviated Co349, is a promising thermoelectric material for high‐temperature applications in air. Its anisotropic properties can be assigned to polycrystalline parts by texturing. Tape casting and pressure‐assisted sintering (PAS) are a possible future way for a cost‐effective mass‐production of thermoelectric generators. This study examines the influence of pressure and dwell time during PAS at 900°C of tape‐cast Co349 on texture and thermoelectric properties. Tape casting aligns lentoid Co349. PAS results in a textured Co349 microstructure with the thermoelectrically favorable ab‐direction perpendicular to the pressing direction. By pressure variation during sintering, the microstructure of Co349 can be tailored either toward a maximum figure of merit as required for energy harvesting or toward a maximum power factor as required for energy harvesting. Moderate pressure of 2.5 MPa results in 25% porosity and a textured microstructure with a figure of merit of 0.13 at 700°C, two times higher than the dry‐pressed, pressureless‐sintered reference. A pressure of 7.5 MPa leads to 94% density and a high power factor of 326 µW/mK2 at 800°C, which is 11 times higher than the dry‐pressed reference (30 MPa) from the same powder.
The importance of high-entropy alloy (HEAs) in the field of materials research is increasing continuously and numerous studies have been published, recently. These are mainly focused on manufacturing of different alloy systems having excellent structural properties from low to high temperatures. Therefore, HEAs are of high potential for many applications in very demanding conditions. However, this is so far limited by poor knowledge and experience regarding economic and reliable component manufacturing. The processability of HEAs has hardly been investigated so far, indicated by the small number of publications worldwide: welding <30 and machining <5.
Hence, this contribution provides an overview about the current state of the art on processing of HEAs. Fundamental principles are shown for safe weld joints while ensuring high component integrity. For safe welding, the combined consideration of complex interactions of material, construction and process is necessary. Recent studies on different HEAs showed the influence of heat input by means of different welding processes on the microstructure and respective properties. Based on intensive literature survey and on our initial study, the main research objectives of processing HEAs are presented.
Die Erzeugung von Erneuerbaren Energien unterliegt starken Schwankungen, die von konventionellen Kraftwerken ausgeglichen werden müssen, um das Stromnetz stabil zu halten. Für die konventionellen Kraftwerke bedeutet dies eine zunehmend zyklische Fahrweise, die zu häufigeren Last- und Temperaturwechseln führt. Von den eingesetzten Werkstoffen fehlen Daten zum Verhalten unter zyklischer Fahrweise. Ziel dieser Arbeit ist es daher, für P92, einen als Rohrleitungswerkstoff eingesetzten hochwarmfesten Stahl, zu untersuchen, welche Auswirkungen zyklische Fahrweisen auf die Schädigungsprozesse und Lebensdauern haben.
Da durch den zyklischen Betrieb eine verstärkte Schädigung durch Ermüdungsprozesse zu erwarten ist, wurden dehnungskontrollierte isotherme (LCF) und nicht-isotherme (TMF) Ermüdungsversuche mit und ohne Haltezeit bei verschiedenen Temperaturen bzw. Temperaturintervallen durchgeführt. Mit den Haltezeitversuchen soll dabei das Kriech-Ermüdungs-Verhalten untersucht werden. Bei den TMF-Versuchen wurde zusätzlich die Temperaturrate variiert, um näher an den realen Lastwechselgeschwindigkeiten zu prüfen. Schließlich wurden auf Basis der durchgeführten LCF- und TMF-Versuche betriebsnahe Versuchsprozeduren entwickelt, um unterschiedliche Betriebsmodi in einem Versuch abzubilden.
Die durchgeführten mechanischen Versuche stellen eine umfangreiche Basis zu Ermüdungsdaten an P92 dar. Neben der Abhängigkeit der Lebensdauer von Temperatur, Temperaturintervall und –rate, sowie Dehnung und Haltezeit, konnte auch das Entfestigungsverhalten genauer charakterisiert werden. Sowohl Haltezeiten als auch das Reduzieren der Temperaturrate können die Lebensdauer erheblich verringern. Dabei kommt es gerade bei vermeintlich kleinen Dehnungen, bei denen die Streckgrenze nur leicht überschritten wird, zu einer Lebensdauerreduzierung. Haltezeiten verstärken zudem die zyklische Entfestigung. Die fraktographische Analyse der Proben hat ergeben, dass es keinen direkten Zusammenhang zwischen der Entfestigung und der Bildung von Nebenrissen gibt. Stattdessen zeigen EBSD- und TEM-Untersuchungen, dass es zur Bildung einer Subkornstruktur kommt und die Entfestigung auf dem Verschwinden von Kleinwinkelkorngrenzen beruht. Während bei den LCF-Proben eine reine Ermüdungsschädigung vorliegt, konnte bei einigen TMF-Proben eine kriechdominierende Schädigung nachgewiesen werden. Die betriebsnahen Zyklen zeigen, dass sich mit den durchgeführten Versuchen das reale Betriebsverhalten gut abschätzen lässt. Da es jedoch auch Parameterkombinationen gibt, bei denen keine Änderung des Entfestigungs- und Lebensdauerverhaltens auftritt, sollte genau bekannt sein, welche Belastungen in einem Bauteil auftreten.
One of the most ubiquitous and important defects in solids is oxygen. Knowledge about the solubility and diffusivity of oxygen in materials is crucial to understand a number of important technological processes, such as oxidation, corrosion, and heterogeneous catalysis. Density-functional theory calculations of the thermodynamics and kinetics of oxygen in cobalt show that oxygen diffusing into the two close-packed phases, namely α (hcp) and β (fcc), strongly interacts with vacancies.We observe the formation of oxygen split-vacancy centers (V-Oi-V) in both phases, and we show that this defect complex exhibits a similar migration energy barrier to the vacancy and oxygen interstitials. In contrast to the vacancy and oxygen interstitials, the oxygen split-vacancy centers exhibit an anisotropic strain field that couples to applied stress, making it possible to observe them through an internal friction experiment on quenched cobalt.
Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS) is a promising technology to reach the target for reduction of CO2 emissions. Crucial points for a sustainable and future-proof CCUS system are reliability and cost efficiency of the whole process chain, including separation of CO2 from the source, compression of CO2, its subsequent transportation to the injection site and injection into geological formations, e.g. aquifers. Recent studies have shown that even at a very low concentration of impurities, condensation of sulfuric and nitric acids in dense phase CO2 are possible and observable. Thus, impact of impure CO2 stream toward corrosion susceptibility of materials to be used in CCUS system need to be considered. In this talk, basing on results achieved from two German long-term projects (COORAL and CLUSTER), the dominating impurities of the CO2 stream and corrosion mechanisms are addressed. Investigations cover the whole CCUS process chain and provide a material recommendation for certain parts.
Modern air-liners and wind turbine rotor blades are made up primarily of fiber reinforced plastics. Failure of these materials heavily impairs the serviceability and the operational safety. Consequently, knowledge of the failure behavior under static and cyclic loads is of great interest to estimate the operational strength and to compare the performance of different materials. Ideally, the damage evolution under operational load is determined with in situ non-destructive testing techniques. Here, we report in-situ synchrotron X-ray imaging of tensile stress induced cracks in carbon fiber reinforced plastics due to inter-fiber failure. An inhouse designed compact tensile testing machine with a load range up to 15 kN was integrated into the beamline. Since conventional radiographs do not reveal sufficient contrast to distinguish cracks due to inter-fiber failure and micro cracking from fiber bundles, the Diffraction Enhanced Imaging (DEI) technique is applied in order to separate primary and scattered (refracted) radiation by means of an analyzer crystal. This technique allows fast measurements over large fields-of-view and is ideal for in-situ investigations. Imaging and the tensile test are run at the highest possible frame rate (0.7 s-1 ) and the lowest possible strain rate (5.5∙10-4 s -1 ). For 0°/90° non-crimp fabrics, the first inter-fiber cracks occur at 380 MPa (strain 0.8 %). Prior to failure at about 760 MPa (strain 2.0 %), we observe the evolution of nearly equidistant (1 mm distance) cracks running across the entire sample in the fully damaged state.
Low cost, high-efficiency catalysts towards water splitting are urgently required to fulfil the increasing demand for energy. In this work, low-loading (<20 wt%) Ni-confined in layered metal oxide anode catalysts (birnessite and lepidocrocite titanate) have been synthesized by facile ion exchange methodology and subjected to systematic electrochemical studies. It was found that Ni-intercalated on K-rich birnessite (Ni-KMO) presents an onset overpotential (ηonset) as low as 100 mV and overpotential at 10 mA cm−2 (η10) of 206 mV in pH = 14 electrolyte. By combining electrochemical methods and X-ray absorption and emission spectroscopies (XAS and XES), we demonstrate Ni sites are the active sites for OER catalysis and that the Mn3+ sites facilitate Ni intercalation during the ion-exchange process, but display no observable contribution towards OER activity. The effect of the pH and the nature of the supporting electrolyte on the electrochemical performance was also evaluated.