Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Filtern
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (11)
- Vortrag (8)
- Posterpräsentation (4)
- Dissertation (3)
- Beitrag zu einem Tagungsband (2)
- Forschungsbericht (1)
- Forschungsdatensatz (1)
Sprache
- Englisch (24)
- Deutsch (5)
- Mehrsprachig (1)
Schlagworte
- TEM (30) (entfernen)
Organisationseinheit der BAM
Paper des Monats
- ja (1)
Eingeladener Vortrag
- nein (8)
In the past few years, it has been discussed with increasing frequency, whether cube slip does occur in gamma' hardened nickel-base superalloys. Occurrence of cube slip has consequences for the modeling of orientation dependence of the CRSS. Until now, there are only few experimental investigations.
In principle, cube slip should be possible in primitive cubic lattices (e.g. L12 ordered gamma' phase) but not in face centered cubic ones (e.g. Ni solid solution). The most favourable specimen orientations are near [111], where the Schmid factors for this type of glide exceed those for octahedral systems.
There are two basic methods to detect cube slip: macroscopic slip trace analysis and Transmission electron microscopy (TEM) investigation of the dislocation structure. Few observations of cube slip by macroscopic slip traces are reported in the literature. But it is still uncertain under which test conditions cube slip occurs and what the dislocation mechanisms are. Cube slip was observed during tensile or compression tests of several first generation superalloys, but it seems not to occur during shear creep deformation (e.g. CMSX-4 at 980°C), and it is also lacking under conventional tensile or compression loading, if the gmma' particles are small. No observations were ever reported of dislocations gliding on {001} planes in matrix channels.
Bedingt durch die allgegenwärtige Notwendigkeit der Einsparung fossiler Brennstoffe steigt auch in der Kraftfahrzeugindustrie der Druck zur verstärkten Anwendung von intelligentem Leichtbau. Um dafür die bisher vornehmlich in der Luftfahrtindustrie eingesetzten, hochfesten β-Titanlegierungen für kostensensiblere Bereiche attraktiver zu machen, wurde die metastabile Legierung Ti-6,8Mo-4,5Fe-1,5Al (Handelsname: Timetal LCB) entwickelt. Ihr Einsatzschwerpunkt sind Strukturbauteile im Fahrwerksbereich von Kraftfahrzeugen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit mechanischen Eigenschaften von Timetal LCB und sucht Hinweise für deren mikrostrukturelle Ursachen. Zu diesem Zweck wurden Proben aus für die Herstellung von Kraftfahrzeug-Fahrwerksfedern bestimmtem Draht dieses Materials entnommen und uniaxialen Zug- und Ermüdungsversuchen unterzogen. Dabei wurden sowohl Proben im Lieferzustand (gerollt im α+β-Gebiet und lösungsgeglüht) als auch im endwärmebehandelten Zustand (wie vor, plus 4 Stunden Laborwärmebehandlung bei 540°C) untersucht. Das mechanische Versuchsprogramm umfasste Zugversuche, uniaxiale Ermüdungsversuche im Zugschwellbereich (R = 0,1) in Spannungskontrolle und, erstmalig für dieses Material, gesamtdehnungsgeregelte uniaxiale Ermüdungsversuche, ebenfalls mit R = 0,1. Dabei wurden Versuche in Laboratmosphäre sowohl bei Raumtemperatur als auch unter 200°C bis zum Bruch durchgeführt und die erhaltenen Versuchsdaten ausgewertet. Zur Begutachtung der mikrostrukturellen Vorgänge wurden neben den üblichen licht- und rasterelektronenmikroskopischen Verfahren in größerem Umfang TEM-Untersuchungen unternommen. Die Auswertung der Zugversuchsdaten ergab ein nahezu ideal-plastisches Verhalten sowohl des lösungsgeglühten als auch des endwärmebehandelten Zustands. Bei 200°C Temperatur zeigte der endwärmebehandelte Zustand ein leichtes Verfestigungsverhalten bei reduzierter Steifigkeit und Zugfestigkeit. Die spannungsgeregelten Ermüdungsversuche ergaben leichtes zyklisches Entfestigungsverhalten ohne Sättigung und ausgeprägtes zyklisches Kriechen der endwärmebehandelten Proben bei Raumtemperatur. Versuche in Gesamtdehnungskontrolle hingegen zeigten nach kurzer Verfestigung Sättigung und konstantes Verhalten über die Rest-Versuchsdauer sowohl bei Raumtemperatur als auch bei 200°C bis hin zu Gesamt-Oberdehnungen von 2,5%, erst darüber zeigte sich kontinuierliche Entfestigung. Auffälligkeiten zeigten sich bei den Proben im Lieferzustand bei Raumtemperatur in Gesamtdehnungsregelung, wo das Verhalten der Spannungsantwort wie auch das Bruchverhalten für Versuche mit Gesamt-Oberdehnung von 3...4% stark von den übrigen Zuständen abwich. Als Ursache hierfür wird verformungsinduzierte α- Phasenausscheidung in Nanostruktur vorgeschlagen. Alle dehnungsgeregelten Versuche unterlagen ausgeprägter zyklischer Relaxation. Mit Hilfe der TEM wurden lamellare Substrukturen innerhalb der β-Phase des lösungsgeglühten Lieferzustands beobachtet. Ermüdungsbelastung führt zu weiterer Segmentierung dieser Lamellenstruktur. Im wärmebehandelten Zustand trägt die α-Phase den größten Teil der Verformung, erkennbar an ausgeprägten α-Subkornstrukturen in den ermüdeten Zuständen. Es wurden Hinweise auf Subkornrotation gefunden. Der Einfluss der Temperatur von 200°C bei der Versuchsführung ist mikrostrukturell minimal.
Zirconium vanadate (ZrV2O7) is a well-known negative thermal expansion (NTE) material that exhibits significant isotropic contraction over a broad temperature range (~150°C < T < 800°C). Therefore, it can be used to create composites with controllable expansion coefficients and prevent thermal stress, fatigue, cracking, and deformation at interfaces. We implement interdisciplinary research to analyze such material. We study the influence of the synthesis methods and their parameters on the sample's purity, crystallinity, and homogeneity. Moreover, we implement ab initio-based vibrational computations with partially treated anharmonicity in combination with experimental methods to follow temperature-induced structural changes and rationalize the negative thermal expansion in this material, including the influence of the local structure disorder.
Volume fraction determination of discretely oriented disc-shaped precipitates in transmission mode
(2017)
In der vorliegenden Arbeit wurde eine Formel zur Berechnung des Volumenantei ls dis kret orientierter scheibenförmiger Phasen für die Untersuchung im Transmissionsmodus hergeleitet, validiert und mit bereits veröffent lichen Formeln verglichen. Bei diesem Ver gleich konnte gezeigt werden,dass die in zahl reichen Veröffentlichungen benutzte Formel von E. E. Underwood für die Volumenanteils bestimmungbeidiskret orientierten Ausschei dungsphasen nicht benutzt werden sollte, da sie den Volumenanteil deutlich unterschätzt.
Die Ursache liegt in der von E.E. Underwood getroffenen Annahme, dass die kreisförmigen Scheiben regellos angeordnet und nicht aus gerichtet sind, was in Al-Legierungen in der Regel nicht der Fall ist.
We demonstrate the potential of time-resolved luminescence spectroscopy for the straightforward assessment and in situ monitoring of the stability of upconversion nanocrystals (UCNPs). Therefore, we prepared hexagonal NaYF4:Yb3+,Er3+ UCNPs with various coatings with a focus on phosphonate ligands of different valency, using different ligand exchange procedures, and studied their dissolution behaviour in phosphate-buffered saline (PBS) dispersions at 20 °C and 37 °C with various analytical methods. The amount of the released UCNPs constituting fluoride ions was quantified by potentiometry using a Fluoride ion-sensitive electrode and particle disintegration was confirmed by transmission electron microscopy studies of the differently aged UCNPs. In parallel, the luminescence features of the UCNPs were measured with special emphasis on the lifetime of the sensitizer emission to demonstrate its suitability as Screening parameter for UCNP stability and changes in particle composition. The excellent correlation between the changes in luminescence lifetime and fluoride concentration highlights the potential of our luminescence lifetime method for UCNP stability screening and thereby indirect monitoring of the release of potentially hazardous fluoride ions during uptake and dissolution in biological systems. Additionally, the developed in situ optical method was used to distinguish the dissolution dynamics of differently sized and differently coated UCNPs.
The thermal stability of the microstructure of a heat-resistant cobalt alloy, which consists of a γ solid solution strengthened with γ'-phase precipitates, has been studied. The temperature behavior of the dissolution of the hardening γ' phase and the kinetics of its coarsening at 700 and 800°C have been determined. It is found that, during prolonged annealing at 800°C, the γ' → β phase transformation occurs.
To enhance the biological effects of radiation damage in cancerous cells, we present an alternative approach to the use of gold nanoparticles (AuNP), focusing on the synthesis and characterization of highly monodisperse, spherical radioactive gold nanoparticles 198AuNP. The size of the AuNP size was optimized with the help of Geant4/TOPAS particle scattering simulations, and energy deposition per nm3 per decay for varying radii (2–10 nm) was evaluated. This work is the foundation for ongoing experimental work to evaluate cell death induced by 198AuNP which aims for the use of radioactive gold nanoparticles in cancer treatment.
Subsurface characterization of high-strength high-interstitial austenitic steels after impact wear
(2018)
The microstructure of the subsurface after impact wear of three high-strength high interstitial austenitic steels has been analysed using transmission electron microscopy (TEM) in alloys with C and N as interstitial elements. In all cases, a nanocrystalline region followed by a transition zone and a cold-worked area are present. Additionally, microhardness and nano-scratching tests were conducted to study the wear-related properties of the impact subsurface and the base material. The results of the microstructural analysis reveal that the following mechanisms are involved during impact wear: abrasion (ploughing), microcrack formation associated with contact fatigue, entrapment and adhesion of SiO2 particles. The analysis of the wear-related properties indicates that the subsurface acts as a self-protective layer that prevents the deterioration of the substrate.
Singlet oxygen generation potential of two novel free-base-porphyrin photocatalysts was investigated. The freebase-porphyrin-sensitized Fe3O4 magnetic nanoparticles (MNPs) were tested for the degradation of the model pollutant Bisphenol A (BPA) in aqueous solution, for the first time. MNPs with either cubic or spherical shape were synthesized using the sonochemical approach, followed by sensitizing with photoactive 4,4′,4′′,4′′′- (Porphine-5,10,15,20-tetrayl)tetrakis(benzoic acid) (TCPP). The resulted photocatalysts were characterized in detail by scanning and transmission electron microscopy, Brunauer–Emmett–Teller analysis, spectral techniques and vibrating sample magnetometry. The electron spin resonance experiments have confirmed the high activity of the photocatalysts through the efficient formation of singlet oxygen in solution. The optimum operational parameters for BPA degradation were established as follows: 1.0 μmol L−1 BPA, 1.0 g L−1 of photocatalyst, 100 μmol L−1 H2O2, under UVA irradiation. In these conditions, the results for both photocatalysts revealed that after only 10 min of reaction, over 64% and ca. 90% of BPA have been removed from solution in the absence and presence of H2O2, respectively. Whereas after 60 minutes of treatment, only 24% of BPA in real wastewater effluent samples were removed under UVA irradiation in the absence of H2O2, showing the high complexity of real wastewater. Moreover, both photocatalysts were successfully used for BPA removal in three consecutive runs, without significant loss of catalytic features.