Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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- 8.0 Abteilungsleitung und andere (21)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (20)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (19)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (19)
- 5.6 Glas (19)
- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (19)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (19)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (14)
- 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien (13)
- 7.1 Baustoffe (13)
- 6.7 Materialsynthese und Design (12)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (11)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (11)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (11)
- 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe (8)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (8)
- 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten (8)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (7)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (7)
- 1.4 Prozessanalytik (6)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (6)
- 2.5 Konformitätsbewertung Explosivstoffe/Pyrotechnik (5)
- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (5)
- 4.5 Kunst- und Kulturgutanalyse (5)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (5)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (5)
- 1.6 Anorganische Referenzmaterialien (4)
- 2.0 Abteilungsleitung und andere (4)
- 5.5 Materialmodellierung (4)
- 8.3 Thermografische Verfahren (4)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (4)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (3)
- 4.0 Abteilungsleitung und andere (3)
- 7.2 Ingenieurbau (3)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (3)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (3)
- VP Vizepräsident (3)
- VP.1 eScience (3)
- 1.1 Anorganische Spurenanalytik (2)
- 1.5 Proteinanalytik (2)
- 2.2 Prozesssimulation (2)
- 3.2 Gefahrguttanks und Unfallmechanik (2)
- 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern (2)
- 1.8 Umweltanalytik (1)
- 3.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 3.3 Sicherheit von Transportbehältern (1)
- 3.6 Elektrochemische Energiematerialien (1)
- 5.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 6.4 Materialinformatik (1)
- 7.4 Baustofftechnologie (1)
- MP Mitglied des Präsidiums (1)
- MP.0 Mitglied des Präsidiums und andere (1)
- P Präsident (1)
- PST Präsidiale Stabsstelle (1)
Eingeladener Vortrag
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Simvastatin is a prominent member of the statin family, a class of antilipidemic drugs widely used in the treatment of high plasma cholesterol levels, and thus in the prevention of atherosclerosis and cardiovascular diseases. Simvastatin is typically employed as a solid and it is well known that, in this case, the detection and characterization of polymorphism is of considerable importance. Polymorphs differ by their packing arrangements and also, occasionally, by the conformations of the molecules in the crystal lattice. These structural variations are normally reflected by differences in physical properties, such as solubility and dissolution rate in a given media, which may significantly affect the bioavailability of a drug. The lack of control of polymorphism can, therefore, play havoc with the safe use of a drug.
Compared to its intrinsic strength, the practical strength of glasses is substantially
lowered by microscopic flaws. Their sub critical growth from the surface is strongly
affected by ambient humidity.
A new device was designed to enable the observation of sub critical crack growth
(SCCG) in vacuum and controlled atmosphere. It allows measurements in transparent and
semi-transparent materials in double cantilever beam (DCB) geometry. The aim of the
present work is to study the effect of crystals on crack growth.
Analytical model for ball-lensed couplers to calculate the insertion loss for each optical mode. The basis for the calculation are commercial perfluorinated polymer optical (PFGI-POFs) and silica based fibres (SOFs). The modal power distribution for given misalignments are presented as well as the reflection-based losses at all optical interfaces. Additionally, the ball-lensed interconnection between PFGI-POF and SOF was theoretically demonstrated.
Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) can be generated by irradiation of almost any material with linearly polarized laser beams, particularly when using ultrashort laser pulses.
Within this work, different types of steel were irradiated at optimized conditions for the processing of large surface areas. For these nanostructured surfaces, the coefficient of friction (COF) using different lubricants was determined and the corresponding wear tracks were characterized by scanning electron microscopy (SEM). Our experiments provide a qualification of the tribologicalperformance of the fs-LIPSS on different steel surfaces, which are relevant for technical applications.
Laser-induced Nanostructures as Biomimetic Model of Fluid Transport in the Integument of Animals”, aims on laser-fabrication of biomimetic surfaces with unique wetting properties, which are inspired by the hierarchical micro- and/or nano- structures of animal body surfaces. LiNaBioFluid is a Research and Innovation Action funded by the European Commissions’ Horizon 2020 - FET Open Programme, which supports early-stage research on any idea for a new technology (Grant Agreement no: 665337). It brings together 7 partners from 4 different countries and is strongly interdisciplinary combining renowned experts from the fields of zoology, physics, mechatronics, life sciences, materials sciences, laser-matter interaction, production technology, tribology, and biomimetics. www.laserbiofluid.eu/
Der Duplexstahl 1.4062 (X2CrNiN22-2) hat sich im Bauwesen als Werkstoffalternative zu den nichtrostenden Austeniten etabliert. Die Korrosionsbeständigkeit von Schweißverbindungen wird, neben dem Grundwerkstoff, dem Schweißzusatzwerkstoff und dem Schweißverfahren, auch sehr stark von der Oberflächennachbehandlung der Schweißnaht beeinflusst. Je nach zukünftigem Anwendungsbereich und geforderter Optik sowie Korrosionsbeständigkeit wird der Schweißnahtbereich anschließend geschliffen, gebeizt, elektropoliert, oder gestrahlt, um die beim Schweißen entstehenden Zunderschicht zu entfernen. Gestrahlte Oberfläche sind in der industriellen Praxis häufig anzutreffen, da sie deutlich einfacher und kostengünstiger herzustellen sind als gebeizte oder elektropolierte Oberflächen. Die Auswahl des Strahlmittels bestimmt auch die Prozesskosten, wobei das Strahlen mit Korund effektiver als das Strahlen mit Glasperlen ist. In den letzten Jahren wurden bei nichtrostenden Stählen korrosionsanfällige Oberflächen beobachtet, wenn diese mit Korund geschliffen wurden. Daher wird nun auch beim Strahlen kritisch hinterfragt, ob das Strahlmittel die Korrosionsbeständigkeit verändert. Diese Fragestellung wird beantwortet indem geschliffene, gebeizte, mit Korund gestrahlte und mit Glasperlen gestrahlte Schweißverbindungen vergleichend untersucht werden. Die Ergebnisse der REM-Untersuchungen von den Strahlmitteln und den gestrahlten Oberflächen werden dazu mit den Ergebnissen verschiedener Korrosionsuntersuchungen (KorroPad-Indikatortest, Potentialmessungen und Bestimmung der kritischen Lochkorrosionspotentiale) korreliert und vorgestellt.
Gefüge und Eigenschaften nichtrostender Stählen werden maßgeblich von ihrer chemischen Zusammensetzung und der Wärmebehandlung bestimmt. Eine spezielle Werkstoffgruppe der austenitischen nichtrostenden Stähle enthält ca. 19 Gew.-% Mangan und 0,8 Gew.-% Stickstoff, um das austenitische Gefüge ohne das Legieren mit Nickel sicherzustellen. Die herausragenden mechanischen Eigenschaften dieser Werkstoffe (Rm von 900 2.000 MPa, A5 > 50 %, Av > 350 J) werden nach der Wärmebehandlung (Lösungsglühen und Abschrecken) durch gezielte Kaltverfestigung eingestellt. Das Lösungsglühen beseitigt vorhandene Kaltverfestigung und unerwünschte Ausscheidungsphasen (Cr2N, M23C6 und Sigma-Phase) und bewirkt die homogene Verteilung der Legierungselemente (insbesondere Stickstoff) im Austenit. Dies ist zur Erzielung der Korrosionsbeständigkeit von entscheidender Bedeutung. Im Poster werden systematische Untersuchungen zur Korrosionsbeständigkeit dieser vielversprechenden Werkstoffklasse vorgestellt und die Interaktion zwischen Legierungszusammensetzung, Wärmebehandlung, Gefüge und Korrosionsbeständigkeit dargestellt. Insbesondere der Einfluss von Warmauslagerungsversuchen nach dem Abschrecken wird dabei charakterisiert. Die vom Gefüge bedingten Veränderungen der Korrosionsbeständigkeit werden durch verschiedene Methoden (EPR, KorroPad, Lochkorrosionspotentiale) ermittelt und interpretiert.
Co-Cr-Mo-Werkstoffe sind im Bereich der Biomaterialien weit verbreitet und werden für Endoprothesen eingesetzt. Deren Lebensdauer ist jedoch durch tribologische und korrosive Dauerbelastung begrenzt. Um die Anzahl operativer Eingriffe am Patienten zu minimieren, ist es notwendig den Werkstoff hinsichtlich Verschleißbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu optimieren. Hierfür ist ein umfassendes Verständnis der legierungsabhängigen Phasenbildung und –entwicklung während Herstellung und Wärmebehandlung notwendig. An einer speziellen Co-Cr-Mo Legierung werden verschiedene Untersuchungen zur Gefügecharakterisierung durchgeführt. Dabei werden die auftretenden Phasen thermodynamisch berechnet, mittels XRD nachgewiesen, die Phasenmorphologie durch EBSD analysiert, die Elementverteilung durch EDX-Analyse ermittelt und die Ergebnisse durch Farbätzen verifiziert. Das Ziel der Untersuchungen ist es, Optimierungspotentiale bei Herstellung und Wärmebehandlung zu identifizieren.
Gefüge und Eigenschaften nichtrostender Stählen werden maßgeblich von ihrer chemischen Zusammensetzung und der Wärmebehandlung bestimmt. Eine spezielle Werkstoffgruppe der austenitischen nichtrostenden Stähle enthält ca. 19 Gew.-% Mangan und 0,8 Gew.-% Stickstoff, um das austenitische Gefüge ohne das Legieren mit Nickel sicherzustellen. Die herausragenden mechanischen Eigenschaften dieser Werkstoffe (Rm von 900 2.000 MPa, A5 > 50 %, Av > 350 J) werden nach der Wärmebehandlung (Lösungsglühen und Abschrecken) durch gezielte Kaltverfestigung eingestellt. Das Lösungsglühen beseitigt vorhandene Kaltverfestigung und unerwünschte Ausscheidungsphasen (Cr2N, M23C6 und Sigma-Phase) und bewirkt die homogene Verteilung der Legierungselemente (insbesondere Stickstoff) im Austenit. Dies ist zur Erzielung der Korrosionsbeständigkeit von entscheidender Bedeutung. Im Poster werden systematische Untersuchungen zur Korrosionsbeständigkeit dieser vielversprechenden Werkstoffklasse vorgestellt und die Interaktion zwischen Legierungszusammensetzung, Wärmebehandlung, Gefüge und Korrosionsbeständigkeit dargestellt. Die vom Gefüge bedingten Veränderungen der Korrosionsbeständigkeit werden durch verschiedene Methoden ermittelt und interpretiert.
Der nichtrostende Lean-Duplexstahl 1.4062 (X2CrNiN22-2) verbindet die hohe Festigkeit des Ferrits mit der Duktilität und Zähigkeit des Austenits in einem zweiphasigen Gefüge mit sehr hoher Korrosionsbeständigkeit. Die höchste Korrosionsbeständigkeit wird erreicht, wenn das ferritisch-austenitische Gefüge frei von weiteren Sekundärphasen ist. Dies wird durch ein gezieltes Lösungsglühen bei 1050 °C mit anschließender Abschreckung in Wasser erreicht. Durch thermische Beeinflussung (z.B. beim Schweißen) können Sekundärphasen ausgeschieden und die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffs gesenkt werden. Dies wurde durch eine isotherme Warmauslagerung bei 500 °C bis 900 °C für 0,1 h bis zu 72 h simuliert. Die Veränderung der Korrosionsbeständigkeit wurde mit dem DL-EPR-Verfahren und durch die angepasste KorroPad-Prüfung ermittelt. Die ermittelten Anfälligkeitsbereiche wurden miteinander Verglichen und in zwei Sensibilisierungsschaubildern zusammengefasst.
Electroplated magnetostrictive actuator layer enabling the external diagnosis of strain sensors
(2017)
Embedded fibre-opticaloptical strain sensors are suitable for structural health monitoring. In order to validate long-term performance (e.g.sensors integrated in airplane wings or wind power turbine blades) an external diagnostics is required.
A strain-detecting region of the optical fibre, the fibre Bragg grating (FBG, is encased by a magnetostrictive layer system serving as actuator. For the validation of the correct sensor function, an external magnetic field introduces mechanical strain resulting in a defined shift of the Bragg wavelength. The layer system is realized by acombined PVD /ECD process optimized regarding magnetostrictive and mechanical properties. The long -term stability of layer adhesion and actuator function has been verified.
1. Introduction
Alumina coatings are one possibility to increase the corrosion resistance, lifetime and application range of thermally loaded steel components, e.g. in modern power plants where the use of the Oxy-fuel technology corrosive fuel gas (H2O-CO2-O2-SO2 at 650 °C) affects the steel parts. In previous investigations the efficacy of protective alumina coatings on steel P 92 under those conditions was demonstrated. A shutdown and re-start of power plants or parts of them causes thermal stresses of the components which can cause detrimental effects like microstructural changes in the steel itself, changes in its oxidation behavior, delamination or microstructural changes in the coating. All those effects can lead to failure of the components, resulting in lifetime reduction.
2. Objectives
As a first step, we concentrate on the influence of thermal cycling tests and observe the impact on the microstructure of the coating and the interface in laboratory air. These investigations will help understanding the processes which occur, show directions of potentially necessary changes of the coating due to improved thermal stress behaviour.
3. Materials & methods
P 92 is a ferritic-martensitic steel, containing 9% Cr which forms protective Cr-oxide-rich scales in dry environments and non-protective ones in water-containing environments. Coupons of P 92, having ground surfaces, were dip-coated via a sol-gel process and subjected to thermal cycling for 500 h (1000 cycles) in laboratory air in a temperature range between room temperature and 660° C. The resulting mass loss was determined by weighing.
Samples for TEM investigations were produced as cross sections normal to the sample surface by FIB preparation (Quanta 3D, (FEI)). The TEM/STEM investigations were performed using a JEM2200FS (JEOL) operated at 200 kV. The microstructure of the coating and the interface after cycling tests was characterized via TEM, HREM, and STEM images, electron diffraction as well as EDX and EFTEM methods.
4. Results
At steep edges in the surface profile the coating was imperfect and cracks have formed during the thermal cycling. Flat surface regions are well-covered. The whole interface region between the steel and the coating shows a dense Cr-oxide-rich zone, which can form protective regions in case of local failure. The Cr-oxide zone is followed by a region of mixed oxides, containing Cr, Mn, Fe, and Al in variable composition, to which a porous δ-Al2O3 zone is joined.
5. Conclusions
• Alumina coatings promote the formation of dense, Cr-rich zones at the interface, which makes the system self-healing.
• These zones are stable during thermal stresses, even in regions with cracked coatings.
• They cause reduction of outward diffusion and mass loss during thermal cycling.
In the course of the energy transformation from fossil fuels to renewable energy sources, the use of hydrogen as fuel and energy storage can play a key role. This presents new challenges to industry and scientific community alike.
The storage and transport of hydrogen, which is nowadays mainly realised by austenitic stainless steels, remains problematic. That is due to the degradation of mechanical properties and the possibility of phase transformation by hydrogen diffusion and accumulation. Development of materials and technologies requires a fundamental understanding of these degradation processes. Therefore, studying the behaviour of hydrogen in austenitic steel contributes to an understanding of the damage processes which is crucial for both life assessment and safe use of components in industry and transportation.
As one of the few tools that is capable of depicting the distribution of hydrogen in steels, time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) was conducted after electrochemical charging. To obtain furthermore information about the structural composition and cracking behaviour, electron-backscattered diffraction (EBSD) and scanning electron microscopy (SEM) were performed. Gathered data of chemical composition and topography was treated employing data fusion, thus creating a comprehensive portrait of hydrogen-induced effects in the austenite grade AISI 304L.
Specimens were electrochemically charged with deuterium instead of hydrogen. This arises from the difficulties to distinguish between artificially charged hydrogen and traces existing in the material or the rest gas in the analysis chamber. Similar diffusion and permeation behaviour, as well as solubility, allow nonetheless to draw conclusions from the experiments.
Polycrystalline Ni materials with grain sizes less than 100 nm (nano crystalline NC) and with grain sizes in the micrometer range (micro crystalline MC) in form of thin films have become important in many technologies due to their improved physical, chemical and mechanical properties. Usual the mechanical properties of such coatings are described by a Hardness value and a Young´s modulus measured by Instrumented Indentation Testing (IIT).The behavior of such coatings during indentation test is influenced by different size effects having their representative length scale – grain size, coating thickness, length that characterizes the depth dependence of the hardness (Indentation Size Effect ISE). To estimate realistic values for the intrinsic coating Hardness and Young´s modulus all size effects have to be considered.
For this work thin nano crystalline Ni – coatings (average grain size 30 nm) with thickness from 1 μm to 5 μm were electrodeposited on brass substrates. Indentation tests in the continuous stiffness measurement (CSM) mode were provided on as prepared Ni – coatings using a G200 Nanoindentation system (Fa. Keysight). For estimation of the intrinsic hardness of the coatings from composite hardness values calculated from the measured force –displacement curve using the Oliver & Pharr method, the model described by Z.S. Ma [1] was used.
It was found that the experimental data can be well described by the model. The fitted values for the intrinsic hardness and the fitting parameters will be given. The different values of intrinsic hardness and of length characterizing depth dependence of the hardness for different coating thickness are discussed as results of changes in the coating structure because of changes in deposition parameters.
[1] Z.S. Ma, Y.C. Zhou, S.G. Long, C. Lu: On the intrinsic hardness of a metallic film/substrate system: Indentation size and substrate effects. International Journal of Plasticity 34 (2012) 1-11.
This work is supported by European Metrology Program for Innovation and Research (EMPIR)
(JRP 14IND03 Strength – ABLE)
Possibility of post-fabrication doping of commercial PMMA fibers using well-known solution doping technique is presented. The cladding of 1 mm PMMA fiber is doped with Rhodamine B with the help of methanol-mediated diffusion of the dye molecules into the fiber material. Doping of the fiber core was not possible even at extended doping times. The proposed method represents rather simple and cheap way for preparing custom cladding-doped POFs with high flexibility of dopant choice and fiber length. Produced cladding-doped fibers have potential for various sensing or lighting applications.
To avoid a catastrophic failure of insulation in high-voltage (HV) applications, a monitoring of partial discharges (PD) is necessary. Fluorescently labelled polymer optical fibres (F-POF) offer an electrically passive method for PD detection in HV facilities. F-POF could be embedded into HV cable insulation material, which are usually made of silicone rubber. Due to the difficult accessibility of HV cable accessories, a self-healing silicone rubber, based on incorporated capsules, with prolonged service life after PD detection represents an attractive material design for HV electrical insulation.
Different environmental samples reveal that methanogenic Archaea are part of a
multi-species biofilm on corroding metallic structures (Fig. 1). Studies on microbial
influenced corrosion (MIC) focus mainly on sulphate reducing Bacteria (SRB),
leading to the assumption that they are exclusively responsible for metal corrosion.
In fact, methanogenic Archaea are known to be involved in metal corrosion as well
(e.g.Methanococcus maripaludis DSM 2067). In some cases SRB and methanogenic
Archaea have comparable high corrosion rates. However, the underlying
mechanisms causing corrosion are still unknown. The goal of this study is to
analyse two environmental isolates (M. maripaludis DSM 2067, M. maripaludis
KA1) and two human-related isolates (Methanobrevibacter oralis and
Methanobrevibacter smithii) for their ability to deteriorate/transform metals,
which are relevant for technical and clinical applications. Moreover, the studies will
provide essential information on the interaction mechanisms of human-related
Archaea, which are frequently found in peri-implantitis, with dental material such
as implants, crowns and bridges leading to their degradation/transformation.
The tribological behavior of PAEK composites were investigated in air and vacuum environment. Results indicate that the tribological performance of these compounds depends on material compositions, fiber orientation as well as test conditions. In vacuum, very low friction and wear coefficient were obtained at low sliding speed while severe wear occurred at high speed.
Obtaining high quality upconverting nanocrystals with only little crystal defects and hence, a high luminescence, affords a reliable synthesis route. Only this guarantees the reproducibility of the material and its spectroscopic properties required for future application. The fluorolytic sol-gel synthesis appears to be a convenient attempt, as this is a method with only few steps influencing the material properties, which can be well controlled.
Also creating bright upconverting nanocrystals requires a profound understanding of the interplay of photophysical processes like multiphoton absorption, radiative and non-radiative pathways, and energy transfer in the material.
Based on steady-state and time resolved luminescence measurements at different excitation power densities, the influence of the lanthanide doping ratio and synthesis parameters such as the annealing process on SrF2-nanocrystals obtained via the fluorolytic sol-gel synthesis was systematically studied.