Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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An extraction of silica from natural sands of Bancar has been conducted by means of alkali fusion route using NaOH and mechanical alloying using planetary ball milling. The PANI/SiO2 Composite system has been coated in steel surfaces using spraying method. This study was designed to obtain PANI/SiO2 as an anti-corrosion coating material. The filler materials in the composite System consist of micro- and nano-SiO2. The structure of synthesized SiO2 be characterized using XRD and TEM. Corrosion of PANI/SiO2 composite has been tested using immersion method in synthetic geothermal atmosphere (Nord Deutsche Becken/NDB solution). The surface morphology after corrosion was observed by using SEM/EDX. XRD-Patterns and TEM show that the size of produced SiO2 is micro and nano. The size and composition of filler have influenced to surface degradation in geothermal atmosphere significantly. The addition of nano-SiO2 in the PANI matrix influenced corrosion resistance better than micro-SiO2 filler qualitatively. The nano-SiO2 has a high potential as an anti-corrosion material in geothermal atmosphere. The product of corrosion is mainly Fe2O3 and the corrosion process is identified as a pitting corrosion.
The application range of CPV (composite pressure vessels)
is multifaceted. But also the failure forms and the spectrum of measurement methods is manifold. On various, at BAM observed effects, it is shown why the micromechanical analysis of the composites is of such great interest for the prediction of aging effects of CPVs.
Characterization of the mechanical properties of interphases is essential when designing multicomponent materials such as fiber-reinforced matrices, protective coatings or multi-layered structures for integrated circuits. It can provide vital information about the durability of the finished product as a composite because failure is often initiated in the interfacial region induced by internal or external stress during fabrication or service. Nanoindentation is a powerful tool for investigating mechanical properties on the micro/nano scale. However, there are some challenges associated with conducting nanoindentation near interface regions. One main challenge is that the small thickness of the interphase region (typically 1-2µm) makes it difficult to apply several adjacent indents without overlap. Another issue is that the indentations are usually restricted by local reinforcement, and it becomes difficult to isolate the change in mechanical properties due solely to interphase formation. In this study we try to gauge the feasibility of nanoindentation for characterizing epoxy/Cu interphases. We develop a sample preparation method and optimize nanoindentation parameters in an attempt to avoid the restrictions mentioned above. Atomic force microscopy (AFM) and finite element analysis are employed as reference techniques to evaluate the effectiveness of our technique. We show the influence of preparation method and nanoindentaion parameters on measurements of interphase properties and how they relate the mentioned challenges.
Genormte künstliche Bewitterungstests sind häufig nicht spezifisch für die Anwendungssituation oder das Material. Das macht die Entwicklung spezifischer Tests erforderlich. Für deren Entwicklung müssen Maximalparameter der Anwendungssituation bekannt sein, womit dann der künstliche Test formuliert wird und dessen Bedingungen werden dann solange optimiert, bis die Korrelation der Effekte von natürlichem und künstlichem Test ausreichend ist.
Für Untersuchungen der Freisetzung kann der verbleibende Rest in der Probe und/oder die freigesetzte Menge in Luft, Boden, Wasser bestimmt werden.
Im ersten Beispiel der Witterungswirkung wurde die Freisetzung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) aus Polymer-Kompositen untersucht (unter Verwendung von empfindlich-nachweisbarer radioaktiver 14C-Markierung für einzelne CNT-Partikel), in einem zweiten die Freisetzung von anorganischen und organischen Bestandteilen aus elastomeren Bestandteilen von Sportböden (Bahnen und Kunstrasen) in Wasser.
In this study, quasi-static material tests on unidirectional and multi-angle glass fiber reinforced epoxy laminates at ambient temperatures from -213 K to 353 K (-60 °C to +80 °C) are performed. In addition, neat resin is investigated under tension and compression loads at different temperatures. The coefficient of thermal expansion is determined for neat resin and unidirectional reinforced specimens. The dependence of the resin’s thermomechanical properties on the ambient temperature is shown. The point of damage onset at which first cracks appear within the matrix under quasi-static loading is investigated by means of optical grey scale analysis. The correlation between damage onset and effective matrix stress at different ambient temperatures is identified. An approach for the calculation of thermomechanical loads and the prediction of the damage onset by means of inverse calculations is presented. The impact of the strain blocking effect of the matrix is considered as well as residual thermal stresses due to curing and resin shrinkage.
Auf Grund ihres Gewichtsvorteils sind Faserverbundwerkstoffe beim Bau von Hochdruckbehältern die dominierenden Werkstoffe. Mit dem zunehmenden Optimierungsdruck, Materialkosten und Gewicht einzusparen, nimmt das Lastniveau zu, weshalb auch die Bedeutung der Degradationsprozesse steigt. An der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) wird das Alterungsverhalten von Composite-Atemluftflaschen untersucht, um künftig genauere Aussagen zur Abschätzung der Lebensdauer und der damit einhergehenden Festlegung von Prüffristen geben zu können. Gegenstand der vorgestellten Untersuchungen sind Typ-III Druckbehälter, bestehend aus einem Aluminium-Liner und einer kohlefaserverstärkten Armierung. Dabei werden insbesondere Untersuchungen bezüglich der im Metall vorherrschenden Druckeigenspannungen betrachtet, welche zur Steigerung der Lastwechselfestigkeit fertigungsseitig induziert werden. Ziel ist es, mittels einer experimentellen Modalanalyse die inneren Spannungsverhältnisse zerstörungsfrei identifizieren und bewerten zu können. Auf Grund einer Vielzahl von Einflussfaktoren, wie beispielsweise alterungsbedingter Strukturveränderungen im Faserverbundmaterial oder Fertigungsabweichungen, ist jedoch die Einzelbewertung eines Prüfmusters sowie ein qualitativer Vergleich zwischen Behältern desselben Baumusters bisweilen nur schwer möglich. Durch die Vermessung einer Vielzahl von Testbehältern werden zunächst Maß und Umfang der auftretenden Abweichungen modaler Parameter erfasst. Mittels gezielter Modifikation einiger Messobjekte werden anschließend Abhängigkeiten identifiziert. Unterstützt werden die experimentellen Messungen durch die simultane Anwendung eines FE-Models, wobei simulative und experimentelle Ergebnisse verglichen sowie Einflüsse weiterer Parametervariationen numerisch erfasst und abgebildet werden können.
Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) werden zunehmend in der Luft- und Raumfahrt, der Automobil- und Windenergieindustrie eingesetzt. Die hier entwickelten Bauteile sind oft nicht nur multiaxialen mechanischen Belastungen, sondern auch hohen klimatischen Beanspruchungen ausgesetzt. Einsatztemperaturen zwischen -60°C und 100°C bei 10-90% relativer Feuchte sind keine Seltenheit, in der Raumfahrt sind die thermischen Belastungen noch extremer. Die Auswirkungen einer Wechselwirkung extremer klimatischer Beanspruchungen mit multiaxialen mechanischen Belastungen wurden bisher kaum betrachtet. Das Ziel des Projektes ist die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens der Faser-Kunststoff-Verbunde in Abhängigkeit von multiaxialer mechanischer Belastung, Temperatur und Feuchte. Dazu werden umfangreiche experimentelle Untersuchungen an Flach- und Rohrproben sowie numerische und analytische Berechnungen durchgeführt.
Im Rahmen des Seminarvortrags wird eine mikromechanische Modellierung der thermischen Eigenspannungen innerhalb des FKV vorgestellt, welche anhand eines Finite-Elemente-Modells validiert wird. Zur Bestimmung einer Schädigungsgrenze werden verschiedene Energieansätze diskutiert, welche anschließend mit den experimentell erhaltenen Ergebnissen im Temperaturbereich zwischen -60 °C und 70 °C verglichen werden. Dabei wird gezeigt, dass mithilfe der mikromechanischen Formulierung eine temperaturunabhängige Masterschädigungslinie für quasistatisch belastete Probekörper abgeleitet werden kann. Des Weiteren können Elastizitäten und Festigkeiten in Abhängigkeit der Temperatur mit den mikromechanischen Mischungsregeln bestimmt werden. So kann der experimentelle Aufwand beim Nachweis thermomechanisch belasteter Strukturen reduziert werden. Ein ähnlicher Ansatz wird für schwingende Ermüdungsbelastung bei verschiedenen Umgebungstemperaturen diskutiert und experimentell überprüft.
The paper addresses the ‘Determining the influence of preparation and measurement conditions on bonding strength using CAT-Technology’ and the follow points are discussed in more detail: Motivation, CAT – Technology, Influence of bonding area on bonding strength, Influence of storing & measurement temperatures and Influence of substrate thickness and coating support.