Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Organisationseinheit der BAM
Die klassische Metallographie basiert auf Abbildungen einzelner Schliffebenen und kann auf räumliche Formen und Anordnungen des Gefüges nur bedingt schließen. Die Idee, aus metallographischen Serienschliffen dreidimensionale Gefügestrukturen zu rekonstruieren, ist daher naheliegend und nicht neu. Allerdings ist der Aufwand, in Handarbeit viele Einzel-Schliffe zu präparieren und zu Bildstapeln zusammenzusetzen, sehr hoch und steht einer häufigen Anwendung entgegen.
Deshalb wird an der BAM ein Roboter-gestütztes 3D-Metallographie-System entwickelt, das an einer Schliffprobe die Schritte Präparation und Bildeinzug vollautomatisch mit vielen Wiederholungen ausführt. Die Präparation umfasst Schleifen, Polieren und optional Ätzen der Schlifffläche, der Bildeinzug autofokussierte lichtmikroskopische Aufnahmen bei mehreren Vergrößerungsstufen. Der erhaltene Bildstapel wird anschließend vorverarbeitet, segmentiert und in ein 3D-Modell umgesetzt, das einer mikrotomographischen Aufnahme ähnelt, allerdings mit besserer lateraler Auflösung bei großem Volumen. Im Gegensatz zu tomographischen Verfahren besteht die Möglichkeit der Kontrastierung durch klassische chemische Ätzung. Die Integration eines REMs ist geplant. Bislang durchgeführte Arbeiten verdeutlichen die Möglichkeiten der Darstellung von Heißgas-Korrosionsschichten, Grauguss-Werkstoffen und Keramik-basierten mikroelektronischen Strukturen (Vias).
The steam side oxidation of ferritic–martensitic VM12-SHC steel was investigated under thermo-cyclic conditions in water steam at 620/320 °C and 30 bar with a focus on assessing the influence of pre-oxidation time, specimen geometry and surface finish. The specimens were pre-oxidized under isothermal conditions in water steam at 620 °C and 30 bar for 500 h or 1500 h. After pre-oxidation treatment, all specimens were subjected up to 258 thermal cycles. Three different geometries—rectangular coupons, U-shaped ring segments and ring samples—were investigated to evaluate the influence of open/closed shape, and flat/curved surface on corrosion rate. At the same time, two types of surface finish were considered: “as received” and “ground.” The formation of a protective scale by pre-oxidation was investigated. EBSD and ESMA analyses revealed that the Cr-content of the alloy appeared to be insufficient for obtaining a protective oxide scale under studied conditions, at the same time the anayses confirmed that initial oxidation depends on presence of minor alloying elements as Si and Mn, strong oxide formers which can alter the kinetics and morphology of the corrosion reaction. Moreover, rectangular coupons with small wall thickness and flat surface exhibited the highest corrosion rate, while “ground” curved samples showed only local oxidation. This indicates that for same pre-oxidation time, oxidation kinetics is controlled by curvature.
Low-κ dielectric LTCC was developed, to realize successful co-firing with NiCuZn ferrite tapes. A critical high-temperature process in the production of highly integrated LTCC modules is the migration of silver from inner conductors into the LTCC glass phase. Intensive silver migration causes strong deformation of LTCC multilayers during firing in air.
Silver migration into the LTCC glass phase depends on oxygen content of the sintering atmosphere and can be minimized by sintering in nitrogen atmosphere. However, partial decomposition of NiCuZn-ferrite and formation of cuprite was observed during sintering in nitrogen and, consequently, the permeability of the ferrite decreases. As shown by a combined XRD/thermogravimetric study the co-firing of LTCC modules with silver metallization and integrated ferrite layer demands precise adjustment of oxygen partial pressure.