5 Werkstofftechnik
Filtern
Erscheinungsjahr
- 2019 (139) (entfernen)
Dokumenttyp
- Vortrag (73)
- Posterpräsentation (31)
- Beitrag zu einem Tagungsband (19)
- Zeitschriftenartikel (7)
- Buchkapitel (2)
- Sonstiges (2)
- Forschungsbericht (2)
- Monografie (1)
- Dissertation (1)
- Forschungsdatensatz (1)
Sprache
- Englisch (108)
- Deutsch (30)
- Mehrsprachig (1)
Referierte Publikation
- nein (139) (entfernen)
Schlagworte
- Corrosion (13)
- Additive Manufacturing (12)
- Glass (11)
- Low Cycle Fatigue (8)
- Microstructure (7)
- CCS (5)
- CO2 (5)
- Carbon steel (5)
- Crack growth (5)
- Water content (5)
- Additive manufacturing (4)
- Ceramic (4)
- Degradation (4)
- EBSD (4)
- Fatigue (4)
- LCF (4)
- Mikrostruktur (4)
- Ti-6Al-4V (4)
- Transmission electron microscopy (4)
- 316L (3)
- Alloy 2618A (3)
- Anisotropy (3)
- Ceramic spring (3)
- DCB (3)
- Diffraction (3)
- Diopside (3)
- Full-Notch Creep Test (FNCT) (3)
- In situ (3)
- Modeling (3)
- Orientation (3)
- Oxidation (3)
- P92 (3)
- Pitting (3)
- Slurry (3)
- Tempered Martensite Ferritic Steels (3)
- Thermo-Mechanical Fatigue (3)
- Utilization (3)
- 3D (2)
- 3D printing (2)
- AISI 316L (2)
- Additive Fertigung (2)
- Al-Cu-Li alloys (2)
- Alterung (2)
- Aluminium (2)
- Betriebsfestigkeit (2)
- CCU (2)
- CT (2)
- Capture (2)
- Carbon (2)
- Carbon capture (2)
- Ceramics (2)
- Coarsening (2)
- Composite (2)
- Computed Tomography (2)
- Condensation (2)
- Corrosion Fatigue (2)
- Crack Propagation (2)
- Creep-Fatigue (2)
- Crevice corrosion (2)
- Crystal plasticity (2)
- Crystallization (2)
- Dehnungsfehler (2)
- Diesel (2)
- Digital material representation (2)
- Distribution function (2)
- Extensometer (2)
- FeCr- alloys (2)
- Fiber reinforced polymer (2)
- Fracture surface analysis (2)
- Fraktografie (2)
- Glas (2)
- Glass fiber reinforced polymers (2)
- High Alloyed Steel (2)
- High Temperature Testing (2)
- High temperature (2)
- High temperature corrosion (2)
- IN 718 (2)
- IR (2)
- Internal friction (2)
- Kavitation (2)
- Kleinprobenprüfung (2)
- Laminography (2)
- Layerwise (2)
- Lightweight materials (2)
- Monte-Carlo Simulation (2)
- Non-destructive testing (2)
- Photon counting detector (2)
- Pipelines (2)
- Polyethylene, PE-HD (2)
- Polymer (2)
- Polymer matrix composites (2)
- Powder (2)
- Probengrößeneffekt (2)
- Roughness (2)
- Röntgenbeugung (2)
- Röntgenrefraktion (2)
- Sandwich (2)
- Scale-bridging (2)
- Schadensanalyse (2)
- Schädigung (2)
- Selective laser melting (2)
- Simulation (2)
- Sintering (2)
- Soda-lime silicate glass (2)
- Steel (2)
- Storage (2)
- Sulfidation (2)
- Surface (2)
- Surface crystallization (2)
- Synthetic air (2)
- TMF (2)
- Temperaturschwankungen (2)
- Tensile Properties (2)
- Ti64 (2)
- TiAl5V4 (2)
- Titan (2)
- Titanium (2)
- Topografie (2)
- VSSA (2)
- Virtual experiments (2)
- Water speciation (2)
- Weibull Distribution (2)
- Werkstoffprüfung (2)
- Wind energy (2)
- Wind turbine blades (2)
- Zero-g (2)
- Zugeigenschaften (2)
- Zugversuch (2)
- µ-gravity (2)
- 3D imaging (1)
- 5G (1)
- AFM based test methods (1)
- AM (1)
- Aggressive environment (1)
- Alkali-activated materials (1)
- Analytische Zentrifuge (1)
- Anwendungen (1)
- Aquifer (1)
- Atomization (1)
- Aufbau von Festkörpern (1)
- Aussonderugnsrate (1)
- BTS (1)
- Berstdruck (1)
- Bioceramics (1)
- Blähen (1)
- Breakdown strength (1)
- Brittle fracture (1)
- Bruchflächenanalyse (1)
- CALPHAD (1)
- CALPHAD databases analysis (1)
- CCUS (1)
- CO2 Corrosion (1)
- CO2-Speicherung (1)
- CO2-storage (1)
- Calibration (1)
- Carbidic austempered ductile iron (1)
- Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) (1)
- Carbon storage (1)
- Cement (1)
- Certification Standard 22 (1)
- Chemically Complex Alloy (1)
- Chemische Analyse (1)
- Chemo-mechanical coupling (1)
- Co-axial monitoring (1)
- Complex concentrated alloy (CCA) (1)
- Corrosion and storage (CCUS) technology (1)
- Corrosion resistance (1)
- Crack healing (1)
- Crack propagation (1)
- Creep (1)
- Crystal Plasticity Modelling (1)
- Crystal orientation (1)
- DED-L (1)
- Damage (1)
- Dark-field transmission electron microscopy (DFTEM) (1)
- Data storage (1)
- Deformation behavior (1)
- Dense phase (1)
- Destabilization (1)
- Dielectric strength (1)
- Dislocation (1)
- Dislocations (1)
- Distributed fiber optic sensors (1)
- Droplet (1)
- Droplet corrosion (1)
- Druckgasspeicher (1)
- Dual-energy (1)
- Ductile iron (1)
- Dynamic mechanical analysis (1)
- Dynamisch Mechanische Analyse (1)
- EASA (1)
- EIS (1)
- Early oxidation (1)
- Eigenschaften (1)
- Elastic constants (1)
- Electrochemical deposition (1)
- Electrochemical dressing (1)
- Electromicroscopy (1)
- Electron backscattered diffraction (EBSD) (1)
- Electron energy (1)
- Electropolishing (1)
- Endurance Limit (1)
- Energiespeicherung (1)
- Energy distribution (1)
- Environmental Stress Cracking (ESC) (1)
- Environmental stress cracking (1)
- Environmental stress cracking (ESC) (1)
- Ermüdung (1)
- Erneuerbare Energien (1)
- Explosionsschutz (1)
- Failure test (1)
- Faser-Kunststoff-Verbunde (1)
- Faserkunststoffverbunde (1)
- Fatigue Life Evaluation (1)
- Fiber reinforced polymers (1)
- Fine Powder (1)
- Flowability (1)
- Foaming (1)
- Focused Ion Beam (1)
- Force-distance diagram (1)
- Freeze Drying (1)
- Fresnoit (1)
- Gasdetektion (1)
- Gassensorik (1)
- Gefügeuntersuchung (1)
- Geothermal (1)
- Glass ceramic (1)
- Glass matrix composite (1)
- Glass powder (1)
- Glass screening device (1)
- Glass-ceramic (1)
- Glasspeicher (1)
- Gleichgewicht (1)
- Grünfolieneigenschaften (1)
- HDPE Soprption (1)
- HDPE Sorption (1)
- Hard machining (1)
- Hardness (1)
- Heat treatment (1)
- Heißgasextraktion (1)
- Heißgaskorrosion (1)
- High alloyed steel (1)
- High entropy alloys (1)
- High-entropy alloys (1)
- High-temperature corrosion (1)
- Hochentropielegierungen (1)
- Hochtemperaturermüdung (1)
- Honing (1)
- Honing Stone (1)
- Inconel 686 (1)
- Irregular topography (1)
- Keramikfeder (1)
- Keramische Folien (1)
- Kikuchi pattern (1)
- Korrosion (1)
- Kreislaufwirtschaft (1)
- Kriechen (1)
- Kristallisation (1)
- Kristallsystem (1)
- Kurzfaser-verstärkte Thermoplaste (1)
- LMD (1)
- LTCC multilayer (1)
- Langzeitstabilität (1)
- Laser Beam Melting (1)
- Laser Scanning Microscopy (1)
- Laser Scanning Microscopy (LSM) (1)
- Laser cladding (1)
- Laser-induced slip casting (1)
- Laserbearbeitung (1)
- Laserscanningmikroskopie (LSM) (1)
- Layer system (1)
- Layerwise Slurry Deposition (1)
- Layerwise slurry deposition (1)
- Lebensdauer (1)
- Machine Learning (1)
- Magnetic domains (1)
- Magnetische Domänen (1)
- Magnetoelastic effect (1)
- Magnetoelastischer Effekt (1)
- Material degradation (1)
- Materialkreislauf (1)
- Materialprüfung (1)
- Materials science (1)
- Mechanical behavior (1)
- Mechanical properties (1)
- Mehrachsige Verformung (1)
- Metal powder characterization (1)
- Metrology (1)
- Microhardness (1)
- Micromechanical model (1)
- Microstructure analysis (1)
- Microstructure characterisation (1)
- Microstructure evolution (1)
- Microstructure modification (1)
- Mikrostrukturuntersuchung (1)
- Mindedestberstdruck (1)
- Mini-UAV (1)
- Mixed Ca-K-Na phosphates (1)
- Modell (1)
- Mortel (1)
- Multiaxial deformation (1)
- NDT (1)
- NMR (1)
- Na and K rhenanites (1)
- Nano particle (1)
- Nano screening (1)
- Nanomaterial (1)
- Nanoparticles (1)
- New standards (1)
- Ni-Resist (1)
- Niobium alloying (1)
- Nondestructive testing (1)
- Normung (1)
- Ooxidation (1)
- Optical criterion (1)
- Particle size (1)
- Partikelgrößenverteilung (1)
- Phase diagram (1)
- Phase transformation (1)
- Phase transformations (1)
- Phase-field simulation (1)
- Physically based material model (1)
- Pipeline (1)
- Polyaniline (1)
- Polyethylen hoher Dichte (1)
- Pores (1)
- Power plant (1)
- Power-to-Gas (1)
- Process Monitoring (1)
- Process monitoring (1)
- REM (1)
- Referenzmaterial (1)
- Referenzorganismus (1)
- Referenzverfahren (1)
- Repair patch (1)
- Residual stress (1)
- Restberstfestigkeit (1)
- Risikoanalyse (1)
- Rohrprobekörper (1)
- Sailplane Development Panel (1)
- Salt melt (1)
- Sample preparation (1)
- Sandwich structures (1)
- Scanning Electron Microscopy (SEM) (1)
- Scanning electron microscopy (1)
- Semiconductor materials (1)
- Sensor (1)
- Sensorik (1)
- Silicon Carbide (1)
- Silver glass paste (1)
- Sintern (1)
- Slip-rolling (1)
- Slow Crack Growth (SCG) (1)
- Slow crack growth (1)
- Soda-lime-silica glass (1)
- Spannungs-Dehnungs-Verhalten (1)
- Spannungsriss (1)
- Spectroscopy (1)
- Spring constant (1)
- Spring constant (1)
- Stanzen (1)
- Streuung (1)
- Structural steel (1)
- Struktur (1)
- Superalloy (1)
- Supercritical CO2 (1)
- Supercritical/dense phase CO2 (1)
- TEM (1)
- Tempered martensite ferritic steel (1)
- Tempered martensite ferritic steels (1)
- Tensile testing (1)
- Thermodynamic analysis (1)
- Thermomechanics (1)
- Thermomechanik (1)
- Transmission electron microscopy (TEM) (1)
- Tribologie (1)
- Ultrasound (1)
- Ungleichgewicht (1)
- Unlegierter Baustahl (1)
- Utilization, and storage (CCUS) technology (1)
- VM12 SHC (1)
- Vacuum hot extraction (1)
- Vickers (1)
- Vickers indentation (1)
- Viskoplastisch (1)
- Wasserstoff (1)
- Wasserstofferzeugung (1)
- Werkstoffmechanische Prüfung (1)
- Wind turbine blade shells (1)
- Windenergie (1)
- XRD (1)
- Zerstörungsfreie Prüfung (1)
- Zug-Druck-Schubprüfung (1)
- alumina (1)
- arbon capture (1)
- ausfgallfreie Lastwechsel (1)
- bioactive (1)
- biomaterials (1)
- bone (1)
- carbon steel (1)
- ceramics (1)
- coarsening (1)
- condensate (1)
- corrosion (1)
- electrochemical characterization (1)
- hardness (1)
- impurities (1)
- microstructure analysis (1)
- pitting corrosion (1)
- selective laser melting (1)
- statistische Auswertung (1)
- utilization, and storage (CCUS) technology (1)
- volume resistivity (1)
Organisationseinheit der BAM
- 5 Werkstofftechnik (139)
- 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation (38)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (30)
- 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse (27)
- 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe (21)
- 5.6 Glas (19)
- 7 Bauwerkssicherheit (18)
- 5.5 Materialmodellierung (14)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (14)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (12)
Eingeladener Vortrag
- nein (73)
Modern wind turbine rotor blades consist of sandwich shell segments made from glass fiber reinforced polymers. During manufacturing, defects can arise which could lead to failure of the whole component under dynamic mechanical and thermal loads. Hence during operation defects can arise which, if detected, can be repaired locally and in-situ by applying repair patches instead of taking the whole rotor blade down and repair it remotely. This method is much more time and cost effective, since the shut-down time of the energy converter is limited to a minimum. These repair patches can, however, also lead to new defects if not applied optimally. Therefore, it is necessary to control the quality of the repair patches to ensure the best possible restoration of structural integrity of the component. As a rotor blade is an object with a large aspect ratio, X-ray laminography is predestined to provide 3D information of the objective volume. To enhance the amount of information gained from laminographic reconstruction, we use in this study a photon counting and energy discriminating X-ray detector and apply a material decomposition algorithm to the data. By inherently separating the incident spectra within the detection process into two distinct energy bins, the basis material decomposition can provide material resolved images. Choosing glass and epoxy resin as basis materials and numerically solving the inverse dual-energy equation system, the reconstructed laminographic datasets contain highly valuable information about the distribution of the basis materials within the structure. Furthermore, cross- artifacts arising from the limited angle of the projection data can be reduced by this method which allows to investigate structures that were hidden underneath the artefacts.
Modern wind turbine rotor blades consist of sandwich shell segments made from glass fiber reinforced polymers. During manufacturing, defects can arise which could lead to failure of the whole component under dynamic mechanical and thermal loads. Hence during operation defects can arise which, if detected, can be repaired locally and in-situ by applying repair patches instead of taking the whole rotor blade down and repair it remotely. This method is much more time and cost effective, since the shut-down time of the energy converter is limited to a minimum. These repair patches can, however, also lead to new defects if not applied optimally. Therefore, it is necessary to control the quality of the repair patches to ensure the best possible restoration of structural integrity of the component. As a rotor blade is an object with a large aspect ratio, X-ray laminography is predestined to provide 3D information of the objective volume. To enhance the amount of information gained from laminographic reconstruction, we use in this study a photon counting and energy discriminating X-ray detector and apply a material decomposition algorithm to the data. By inherently separating the incident spectra within the detection process into two distinct energy bins, the basis material decomposition can provide material resolved images. Choosing glass and epoxy resin as basis materials and numerically solving the inverse dual-energy equation system, the reconstructed laminographic datasets contain highly valuable information about the distribution of the basis materials within the structure. Furthermore, cross- artifacts arising from the limited angle of the projection data can be reduced by this method which allows to investigate structures that were hidden underneath the artefacts.
Behälter aus hochdichtem Polyethylen (PE-HD) werden zur Lagerung und für den Transport von Kraftstoffen eingesetzt. Beim Kontakt beider Medien diffundiert der Kraftstoff in das Polymer, erhöht dessen Volumen und Duktilität und ändert damit das Fließverhalten des Polymers unter Zugbelastung. Zudem weist PE-HD in Luft im verstreckten Bereich das sogenannte strain-whitening (Lichtstreuung) auf, während in Diesel gelagertes PE-HD optisch transparent wird. Zur Untersuchung dieses Phänomens wurden ortsaufgelöste Röntgenrefraktion und –diffraktion (Topographie) eingesetzt. Aus Sicht der molekularen Struktur (Diffraktion) weisen die beiden Probentypen keine Unterschiede auf: im verstreckten Bereich liegt eine „Fasertextur“ der Polymerketten in Belastungsrichtung vor, im unverstreckten Bereich nahezu ideale Isotropie. Die für mikroskopische Strukturen empfindliche Röntgenrefraktion zeigt außerdem für die Probe in Luft im verstreckten Bereich eine ausgeprägte Orientierung von Grenzflächen in Zugrichtung, während die in Diesel gelagerte Probe keine Grenzflächen zeigt. In Analogie zum optischen Verhalten bewirken die ähnlichen Brechungsindizes beider Medien im Röntgenbereich, dass eindiffundierter Diesel als Immersionsflüssigkeit die Brechungseigenschaften herabsetzt.
Behälter aus hochdichtem Polyethylen (PE-HD) werden zur Lagerung und für den Transport von Kraftstoffen eingesetzt. Beim Kontakt beider Medien diffundiert der Kraftstoff in das Polymer, erhöht dessen Volumen und Duktilität und ändert damit das Fließverhalten des Polymers unter Zugbelastung. Zudem weist PE-HD in Luft im verstreckten Bereich das sogenannte strain-whitening (Lichtstreuung) auf, während in Diesel gelagertes PE-HD optisch transparent wird. Zur Untersuchung dieses Phänomens wurden ortsaufgelöste Röntgenrefraktion und –diffraktion (Topographie) eingesetzt. Aus Sicht der molekularen Struktur (Diffraktion) weisen die beiden Probentypen keine Unterschiede auf: im verstreckten Bereich liegt eine „Fasertextur“ der Polymerketten in Belastungsrichtung vor, im unverstreckten Bereich nahezu ideale Isotropie. Die für mikroskopische Strukturen empfindliche Röntgenrefraktion zeigt außerdem für die Probe in Luft im verstreckten Bereich eine ausgeprägte Orientierung von Grenzflächen in Zugrichtung, während die in Diesel gelagerte Probe keine Grenzflächen zeigt. In Analogie zum optischen Verhalten bewirken die ähnlichen Brechungsindizes beider Medien im Röntgenbereich, dass eindiffundierter Diesel als Immersionsflüssigkeit die Brechungseigenschaften herabsetzt.
Virtual-lab-based determination of a macroscopic yield function for additively manufactured parts
(2019)
This work aims for a yield function description of additively manufactured parts of S316L steel at the continuum-mechanical macro-scale by means of so-called virtual experiments using a crystal plasticity (CP) model at meso-scale. Additively manufactured parts require the consideration of the specific process-related microstructure, which prevents this material to be macroscopically treated as isotropic, because of crystallographic as well as topological textures. From virtual experiments, yield loci under various loading conditions are simulated. The scale bridging from meso- to macro-scale is realised by the identification of the simulated yield loci as a modified anisotropic Barlat-type yield model representation.
Virtual-lab-based determination of a macroscopic yield function for additively manufactured parts
(2019)
This work aims for an yield function description of additively manufactured (AM) parts of S316L steel at the continuum-mechanical macro-scale by means of so-called virtual experiments using a crystal plasticity (CP) model at meso-scale. Additively manufactured parts require the consideration of the specific process-related microstructure, which prevents this material to be macroscopically treated as isotropic, because of crystallographic as well as topological textures.
EBSD/CT-Scans from in-house additively manufactured specimen extract the unique microstructural topology which is converted to a representative volume element (RVE) with grain structure and crystal orientations.
Crystal plasticity model parameters on this RVE are calibrated and validated by means of mechanical testing under different texture angles. From virtual experiments on this RVE, yield loci under various loading conditions are simulated. The scale bridging from meso- to macro-scale is realised by the identification of the simulated yield loci as a modified anisotropic Barlat-type yield model representation.
Die Metal Magnetic Memory (MMM) Methode ist ein standardisiertes, zerstörungsfreies Prüfverfahren, das für die Detektion von lokal geschädigten Materialbereichen in ferromagnetischen Bauteilen oder Proben verwendet wird. Es basiert auf der Annahme lokaler magnetoelastischer Wechselwirkungen an Spannungskonzentrationsstellen, die schwache magnetische Streufelder an den geschädigten Prüfkörperoberflächen hervorrufen. Die MMM-Methode überträgt dabei die für einachsige und elastische Verformungen entwickelten magnetoelastischen Modellvorstellungen ohne weitere Anpassungen in den Schädigungskontext, der jedoch mehrachsige Beanspruchungen und elastisch-plastische Deformationsprozesse erwarten lässt. Das Ziel der Arbeit ist es daher, die gängigen MMM-Hypothesen zur Signalentstehung fach- und skalenübergreifend und unter stärkerer Berücksichtigung mechanischer und mikrostruktureller Aspekte zu überprüfen.
Zu diesem Zweck wurden zum einen gekerbte Flachzugproben aus einem unlegierten Baustahl inhomogen elastisch-plastisch verformt und die entstehenden magnetischen Streufelder an deren Oberflächen mit einem Drei-Achsen-GMR-Magnetometer detektiert. Die so ermittelten Magnetfeld-verteilungen wurden für unterschiedliche Verformungszustände ortsaufgelöst und richtungsabhängig mit gemessenen Dehnungsverteilungen (digitale Bildkorrelation) und mit simulierten Lastspannungs-verteilungen korreliert. Die eingeschnürten Probenbereiche wurden zusätzlich topographisch mittels Streifenlichtprojektion und Weißlichtinterferenzmikroskopie vermessen, um den Magnetisierungs-prozess ebenfalls vor dem Hintergrund geometrischer Effekte diskutieren zu können.
Um systematische, verformungsinduzierte Veränderungen der magnetischen Mikrostruktur (magnetischer Domänen) im polykristallinen, quasi-isotropen Material nachzuweisen, wurde zum anderen ein in dieser Arbeit entwickelter statistischer Ansatz der Domänenanalyse angewandt. Hierfür wurde das Material zunächst durch Härteeindrücke mehrachsig elastisch-plastisch verformt, und die verformten Probenbereiche wurden anschließend mit Hilfe der Bitterstreifentechnik hauptsächlich bei niedriger Vergrößerung lichtmikroskopisch untersucht. Die beobachteten makroskopischen Domänen-kontraste wurden über ein analytisches, kontaktmechanisches (ECM-) Modell und über Makro-Eigen-spannungsmessungen (energiedispersive Synchrotron-Beugungsuntersuchungen) charakteristischen Verformungszonen unter den Härteeindrücken zugeordnet.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen belegen, dass die Entstehung der Streufelder – entgegen bisheriger Annahmen – nicht allein auf mechanische Spannungs- und Verformungsgradienten im Material zurückzuführen, sondern auch topographisch bedingt ist. Die Vernachlässigung überlagerter geometrischer Effekte kann zu sicherheitsrelevanten Fehlinterpretationen der magnetischen Signale führen. Einachsige magnetoelastische Modellvorstellungen sollten zudem nicht ohne Anpassungen auf komplexe Beanspruchungen übertragen werden, da u. a. sowohl mechanische Größen (wie Spannungen oder Dehnungen) als auch mikrostrukturelle Parameter (wie z. B. Versetzungsdichten) bei komplexen Belastungen als ortsabhängige Variablen behandelt werden müssen. Die in dieser Arbeit beobachteten Domänenkontraste lassen sich zweifelsfrei charakteristischen Verformungszonen zuordnen, mikro-strukturell jedoch nicht allein mit anzunehmenden Gradienten der Versetzungsdichte erklären. Statt-dessen entstehen beispielsweise lokale Verformungstexturen, die zusätzliche magnetische Anisotropien bewirken könnten. Da bisher weder die makroskopischen noch die mikrostrukturellen Ursachen der Streufeldentstehung hinreichend verstanden sind, scheint die MMM-Methode für die quantitative Bewertung des Schädigungszustands derzeit ungeeignet.
Die BAM ist nahezu über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg wissenschaftlich tätig. Von der sicheren und effizienten Wasserstofferzeugung (POWER-to-GAS), über die (Zwischen-)Speicherung von Wasserstoff in Druckgasspeichern bis hin zum Transport bspw. mittels Trailerfahrzeug zum Endverbraucher.
Komplettiert werden die Aktivitäten der BAM durch die sicherheitstechnische Beurteilung von wasserstoffhaltigen Gasgemischen, die Verträglichkeitsbewertung von Werkstoffen bis hin zur Detektion von Wasserstoffkonzentrationen über geeignete Sensorik, auch mittels ferngesteuerter Messdrohnen (sog. UAV-Drohnen).
Zudem untersucht die BAM proaktiv Schadensrisiken und Unfallszenarien für die Sicherheitsbetrachtung, um mögliche Schwachstellen aufzeigen und potenzielle Gefährdungen erkennen zu können.
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 insbesondere das Verständnis des Schädigungsmechanismus des langsamen, umgebungsbedingten Spannungsrisses (engl.: „environmental stress cracking“, ESC) essentiell. ESC tritt bei relativ geringen auf einen Werkstoff einwirkenden mechanischen Spannungen auf. An lokalen Fehlstellen (z.B. Defekte, Inhomogenitäten, Kerben) beginnend wächst ein Riss langsam durch das Material und führt nach gewisser Zeit zu einem charakteristischen, pseudo-spröden Bruch. Dabei wird das Risswachstum durch äußere Medieneinwirkung zusätzlich entscheidend beeinflusst. Dieses langsame Risswachstum wird als Hauptursache für das plötzliche und unerwartete Versagen von Polymerwerkstoffen angesehen.
Eine etablierte Prüfmethode zur Bewertung des Materialverhaltens gegenüber dieses Schädigungsmechanismus ist der Full-Notch Creep Test (FNCT), der für PE-HD Behältermaterialien üblicherweise unter Verwendung von wässrigen Netzmittellösungen (Arkopal N 100) durchgeführt wird. Die aus dem FNCT erhaltene Standzeit dient dabei als Bewertungskriterium für verschiedene PE-HD-Werkstoffe. In einer Studie wurden neben einer typischen Arkopal-N-100-Netzmittellösung praktisch relevante, organische Flüssigkeiten wie Biodiesel und Diesel als Testmedien verwendet, um deren Einfluss auf das ESC-Verhalten von PE-HD-Behältermaterialien zu charakterisieren. Neben der klassischen Standzeit-Auswertung erfolgte eine erweiterte Bruchflächenanalyse mittels Licht- (LM), Laserscanning- (LSM) und Rasterelektronenmikroskopie (REM). Insbesondere die LSM erlaubt eine schnelle und einfache Unterscheidung pseudo-spröder und duktiler Bruchbilder, die zur Beurteilung der Repräsentativität des FNCT für das dem Spannungsriss zugrundeliegenden langsamen Risswachstum von Bedeutung ist.
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.
Thermodynamic study of a refractory complex concentrated alloy (rCCA) using the CALPHAD method
(2019)
Multi-principal-element alloys (MPEAs), have recently come to the attention of the scientific community due to 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. 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.
Corrosion fatigue specimen with different surfaces (technical surfaces after machining and polished surfaces) of high alloyed martensitic stainless steel X46Cr13 (1.4043) and duplex stai nless steel X2CrNiMoN22 3 2 (1.4462) were compared at load amplitudes from 175 MPa to 325 MPa in the geothermal brine of the N orthern German Basin at 98 °C. Surface corrosion layers and pits reveal carbonate corrosion products on the surface such as FeCO 3 and FeOOH as the main precipitation phases with no dependence on the original surface roughness . At high stress amplitudes above 275 MPa technical surfaces (P50% at σa 300 MPa=5 × 10 5 ) resulted in more cycles to failure than polished (P50% at σa 300 MPa=1.5 × 10 5 ). The greater slope coefficient for technical surfaces k = 19.006 compared to polished surfaces k =8.78 demonstrate s earlier failure at given stress amplitude σa .
Coupons of X5CrNiCuNb16-4 that may be used as injection pipe with 16% Chromium and 0.05% Carbon (1.4542, AISI 630) were exposed for 3000 h to CO2-saturated saline aquifer water similar to the conditions in the Northern German Basin at ambient pressure and 60 °C. Surface corrosion layers and pits reveal carbonate corrosion products on the surface such as FeCO3 and FeOOH as the main precipitation phases with no dependence on the original surface roughness. Corrosion rates for polished and technical surfaces were below 0.005 mm/year compared to corrosion rates of 0.035 mm/year after shot peening.
Sulfur and water have a fundamental impact on the corrosion rate and potential failure of materials. It is therefore necessary to understand the mechanisms, rates, and potential means of transport, as well as the reactions of these elements with an alloy. This work investigates the effect of water vapor in the initial stages of SO2 corrosion of an ferritic model alloy containing 9 wt% Cr and 0.5 wt% Mn.
The exposure experiments were studied at 650°C in situ under laboratory conditions using energy-dispersive x-ray diffraction analysis. Two separate experiments were run, one with a 99.5% Ar + 0.5% SO2 atmosphere and one with a 69.5% Ar + 0.5% SO2 + 30% H2O atmosphere. With a wet atmosphere, the alloy formed a scale with decreasing oxygen content towards the scale–alloy interface. Sulfides were identified above and below a (Fe, Cr)3O4 layer in the inner corrosion zone. In contrast to this, the overall scale growth was slower in a dry SO2 atmosphere.
Extensometer sind seit Jahrzehnten im Einsatz und bilden die Basis für eine präzise Dehnungsmessung in werkstoffmechanischen Versuchen. Jedoch ist die Temperaturstabilität von Extensometern häufig noch nicht ausreichend beachtet worden, um Fehler verursacht durch Temperaturschwankungen zu minimieren. Dieses wird derzeit nicht nur in Deutschland, sondern auch international zunehmend diskutiert. Datenblätter von Extensometern sind teils unvollständig besonders hinsichtlich von Temperatureinflüssen. Extensometer für den Einsatz bei höheren Temperaturen sollen z.B. laut Normen für dehnungsgeregelte Ermüdungsversuche mit Luft oder Wasser aktiv gekühlt werden. Jedoch schreiben die Normen keine Temperatur-Toleranzen für Extensometer vor. Dehnungsfehler verursacht durch Temperaturschwankungen am Extensometer bleiben meist verborgen, da die Temperatur des Extensometers standardmäßig gar nicht gemessen wird. Die Ursache von Einflüssen zur Temperaturstabilität von Extensometern wird erläutert. Ein einfaches Rechenbeispiel zeigt die Empfindlichkeit von Extensometern gegenüber Temperaturschwankungen und die Auswirkungen auf den Dehnungsfehler. Lösungsmöglichkeiten zur Optimierung werden aufgezeigt. Der Anwender von Extensometern soll sensibilisiert werden, um der Temperaturstabilität von Extensometern sowohl hinsichtlich Herstellerspezifikationen als auch bei der Anwendung von Extensometern im Prüflabor mehr Aufmerksamkeit zu schenken, um letztlich die Qualität von Versuchsergebnissen zu verbessern. Empfehlungen an Extensometerhersteller werden formuliert. Dieses Thema wird zukünftig auch in Prüfnormen mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden. Es werden Maßnahmen zur Verbesserung der Temperaturstabilität von Extensometern Einzug in Prüfnomen finden, um letztlich verlässlichere Versuchsergebnisse zu erhalten. Es ist beabsichtigt, eine Verbesserung der Temperaturstabilität von Extensometern z.B. bei der nächsten Revision der Prüfnormen ISO 12106 und ISO 12111 für dehnungsgeregelte LCF- und TMF-Versuche zu berücksichtigen.
Extensometer werden seit langer Zeit erfolgreich für die Ermittlung von werkstoffmecha-nischen Kennwerten eingesetzt. Allerdings wurden in den letzten Jahren immer wieder durch Temperaturschwankungen bedingte Drift an Extensometern festgestellt, die be-sonders in Langzeitversuchen zu Problemen führen können. Es wurden Ursachen für die thermische Drift von Extensometern aufgezeigt. Anhand von einem Beispiel wurde gezeigt, wie sich Temperaturschwankungen an einem Extensometer auf die Ergebnisse von werkstoffmechanischen Ermüdungsversuchen auswirken können. An einem weiteren Beispiel wurde beschrieben, dass der durch Temperaturschwankungen verursachte Dehnungsfehler eines Extensometers stark von der Höhe der Temperaturschwankung und von der Dehnungsschwingbreite abhängt und, je nach Anwendungsfall größer als 1% werden kann. Es wurde verdeutlicht, dass bisherige nach Norm vorgeschriebene Maß-nahmen oft nicht ausreichen, um Einflüsse von Temperaturschwankungen am Extenso-meter zuverlässig zu unterbinden. Vorschläge wurden aufgezeigt, um die Temperatursta-bilität von Extensometern zu verbessern. Das gesamte Temperaturmanagement von Raumtemperatur, Kühlwassertemperatur, Temperaturmessung am Extensometer etc. sollte von Grund auf neu betrachtet werden, um Verbesserungen bei der Temperatur-konstanz von Extensometern zu erlangen. Ferner wurde vorgeschlagen, Extensometer in temperaturkompensierter Ausführung zu entwickeln und zu verkaufen. Dieses sollte Ret-rofits für existierende Extensometer miteinschließen. Konkrete Maßnahmen zur Imple-mentierung in Materialprüfungsnormen müssen weiter diskutiert werden.