TY - JOUR A1 - Dikra, Bouras A1 - Fellah, Mamoun A1 - Barille, Regis A1 - Weiß, Sabine A1 - Samad, Mohammed Abdul A1 - Alburaikan, Alhanouf A1 - Khalifa, Hamiden Abd El-Wahed A1 - Obrosov, Aleksei T1 - Improvement of photocatalytic performance and sensitive ultraviolet photodetectors using AC-ZnO/ZC-Ag2O/AZ-CuO multilayers nanocomposite prepared by spin coating method T1 - Verbesserung der photokatalytischen Leistung empfindlicher Ultraviolett-Photodetektoren unter Verwendung von AC-ZnO/ZC-Ag2O/AZ-CuO-Multilayer-Nanokompositen abgeschieden durch Rotationsbeschichtung JF - Journal of science: advanced materials and devices N2 - Morphological and optical properties of a multilayer film (CAZO/CZAO/ZACO) prepared by spin-coating method and deposited on a glass substrate were evaluated. The study was initially carried out for each layer, individually and then as a multilayer subsequently. Structural properties using X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), infrared spectra (IR) and X-ray photoelectron Spectroscopy (XPS) showed the presence of three phases of zinc, copper and silver oxides at different levels. The CZAO sample observed with scanning electron microscope (SEM) showed an excellent porous surface with a large deformation in the multilayer configuration. Doping with zinc and copper in the silver crystal lattice improved the crystal structure and reduced the optical energy gap, thus increasing the optical absorbance and refractive index. The dielectric constants and showed an increase in the optical polarization values for lower photonic energies. The maximum degradation rate for photocatalysts of methylene blue was 89 % for a 5-h exposure period with CAZO/CZAO/ZACO while it reached 71 % for the CZAO sample during the same time period. The sensitivity of samples to light proved that the presence of ultraviolet radiation increases the number of holes trapped by oxygen ions and causes more free electrons and contribute to a better production of photocurrent than in darkness. N2 - Die morphologischen und optischen Eigenschaften eines mehrlagigen Films (CAZO/CZAO/ZACO), der im Rotationsbeschichtungsverfahren hergestellt und auf ein Glas-Substrat aufgebracht wurde, wurden bewertet. Die Studie wurde zunächst für jede Schicht einzeln und anschließend als Multilagenbeschichtung durchgeführt. Die strukturellen Eigenschaften mittels Röntgenbeugung (XRD), energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS), Infrarotspektren (IR) und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) zeigten das Vorhandensein von drei Phasen aus Zink-, Kupfer- und Silberoxiden auf verschiedenen Ebenen. Die mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) untersuchte CZAO-Probe zeigte eine ausgezeichnete poröse Oberfläche mit einer großen Verformung in der Multischichtkonfiguration. Die Dotierung des Silberkristallgitters mit Zink und Kupfer verbesserte die Kristallstruktur und verringerte die optische Energielücke, wodurch sich die optische Absorption und der Refraktionsindex erhöhten. Die Dielektrizitätskonstanten und die optischen Polarisationswerte stiegen bei niedrigeren Photonenergien an. Die maximale Abbaugeschwindigkeit der Photokatalysatoren für Methylenblau betrug 89 % bei einer 5-stündigen Belichtungszeit mit CAZO/CZAO/ZACO, während sie bei der CZAO-Probe im gleichen Zeitraum 71 % erreichte. Die Lichtempfindlichkeit der Proben beweist, dass das Vorhandensein von ultravioletter Strahlung die Anzahl der von Sauerstoffionen eingefangenen Löcher erhöht und mehr freie Elektronen verursacht, die zu einer besseren Produktion von Photostrom beitragen als bei Dunkelheit. KW - Multilayer CAZO/CZAO/ZACO KW - Photocatalysis KW - Photodetector KW - Nanostructures KW - Nanocomposites KW - Multilagenbeschichtung CAZO/CZAO/ZACO KW - Rotationsbeschichtung KW - Photokatalyse KW - Nanostrukturen KW - Nanokompositen KW - Nanokomposit KW - Mehrschichtsystem KW - Beschichtung KW - Fotokatalyse KW - Photodetektor Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2023.100642 SN - 2468-2179 VL - 9 IS - 1 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Dahmani, Maewa A1 - Fellah, Mamoun A1 - Hezil, Naouel A1 - Benoudia, Mohamed-Cherif A1 - Obrosov, Aleksei A1 - El-Hiti, Gamal A. A1 - Weiss, Sabine T1 - Bioactivity and tribological performance of a novel nano-biomaterial beta-type Ti-alloy JF - Journal of Materials Research and Technology N2 - This study investigates the bioactivity; wear performance, and topography of a novel beta-type titanium-based alloy using techniques such as scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and 2D and 3D analysis. The tribological test was evaluated using a ball-on-disk tribometer in a wet environment. Different loads of 2, 6, and 10 N were applied during the evolution. The data results indicate a significant effect of the milling process on the formation of the hydroxyapatite layer on the surfaces of the Ti–Nb–Mo alloy. Both the wear volume and rate showed a consistent trend of decrease as the milling time increased from 2 to 12 h for all applied loads. The minimum values of wear and volume were reached after 12 h of milling. The improvement in tribological behavior can be attributed to the improved mechanical properties of the alloys. In addition, the significant presence of niobium (Nb) and molybdenum (Mo) plays a critical role in achieving high coefficient of friction values. The primary wear mechanism observed in the Ti–25Nb–25Mo system was adhesive wear in addition to abrasive wear. With its lower Young’s modulus and favorable biological and tribological properties, the Ti–25Nb–25Mo alloy represents a promising option for bone tissue applications in orthopedics. KW - Ti–25Nb–25Mo KW - Milling time KW - Bioactivity KW - Hydroxyapatite KW - Friction coefficient Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.03.180 SN - 2214-0697 VL - 36 SP - 2297 EP - 2316 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Ertugrul, Gökhan A1 - Emdadi, Aliakbar A1 - Jedynak, Angelika A1 - Weiß, Sabine A1 - Härtel, Sebastian T1 - Hot forming behavior of tungsten carbide reinforced Ni-based superalloy 625 additively manufactured by laser directed energy deposition JF - Additive Manufacturing Letters N2 - The demands of high-performance industries such as aerospace, automotive, tool manufacturing, oil, and gas industries are driving the innovation in high-performance materials and their production methods. This study explores the impact of hybrid manufacturing, specifically the effect of the addition of tungsten carbide (WC/W2C) via Laser-Directed Energy Deposition (L-DED), on the hot workability, hardness, and microstructure of nickel-based superalloy Inconel 625 (IN625). IN625 is known for its high temperature and high corrosion resistance, and tungsten carbide for its high wear resistance and grain refinement effect. The integration of WC/W2C particles into the IN625 matrix, in addition to the use of the hybrid approach of additive manufacturing followed by a hot–forming process, significantly influences the microstructure and mechanical behavior of the material. Thus, while incorporation of the WC/W2C can strengthen the material and extend the mechanical limitations, its full impact, including any potential usages, should be thoroughly evaluated for the intended application of the materials. To understand the effect of WC/W2C, additive manufacturing of IN625 both with and without WC/W2C and isothermal hot compression was carried out. The objective is to analyze the differences in microstructure and properties between L-DED manufactured IN625, and WC-reinforced IN625, and their hot-forming behavior, focusing on the effects of WC addition and post-deformation on microstructure and mechanical properties. This work represents the first investigation into the effect of WC/W2C hard particles on the hot-forming process of additively manufactured Ni-based metal matrix composites. KW - Hybrid manufacturing KW - Laser-directed energy deposition (L-DED) KW - Hot-forming KW - Inconel 625 (In625) KW - Microstructure manipulation Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.1016/j.addlet.2025.100267 SN - 2772-3690 VL - 13 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Obrosov, Aleksei A1 - Fallah, Mamoun A1 - Hezil, Naouel A1 - Bouras, Dikra A1 - Bouchareb, Nabila A1 - Perez Larios, Alejandro A1 - El-Hiti, Gamal A. A1 - Weiß, Sabine T1 - Investigating the effect of Zr content on electrochemical and tribological properties of newly developed near β-type Ti-alloys (Ti–25Nb-xZr) for biomedical applications T1 - Untersuchung der Auswirkung des Zr-Gehalts auf die elektrochemischen und tribologischen Eigenschaften neu entwickelter β-naher Ti-Legierungen (Ti-25Nb-xZr) für biomedizinische Anwendungen JF - Journal of Science: Advanced Materials and Devices N2 - In order to create alloys with exceptional properties for orthopedic uses, this study focuses on the impact of zirconium (Zr) content on the structural, electrochemical, and tribological qualities of nanostructured Ti–25NbxZr [x = 5, 10, 15, 20, 25, and 30 atomic (at.) %] alloys. The structural evolution was investigated using XRD and SEM techniques. The mechanical characteristics of the produced alloys, including Vickers hardness and Young’s modulus, were measured. In addition, the corrosion tests were performed using the OCP, EIS, and PD methods in Ringer’s solution within the independent pH range at 37°C. A ball-on-disc tribometer was used to investigate the tribological behavior of the alloys under various loads and wet conditions using the Ringer solution. It has been verified that Zr content (at. %) in the alloys had an impact on their morphologies, structural evolution, and mechanical characteristics. According to the morphological analysis, the particle and crystallite size decreases with increasing Zr content. Young’s modulus and Vickers hardness show the same tendency. The EIS data demonstrated that a single passive film formed on the alloy surfaces, and the addition of Zr enhanced the corrosion resistance of the passive films. The polarization curves demonstrate that the alloys had low corrosion current densities and large passive areas without the passive films disintegrating. Likewise, the inclusion of Zr resulted in a reduction in the corrosion and passive current density values. All of these results suggested that the titanium alloys exhibit a more noble electrochemical activity caused by Zr. From the tribological perspective, it was found that the friction coefficient of the alloys reduced with increasing Zr content. N2 - Um Legierungen mit außergewöhnlichen Eigenschaften für orthopädische Anwendungen zu schaffen, konzentriert sich diese Studie auf die Auswirkungen des Zirkonium (Zr)-Gehalts auf die strukturellen, elektrochemischen und tribologischen Eigenschaften von nanostrukturierten Ti-25NbxZr [x = 5, 10, 15, 20, 25 und 30 Atom-(at.) %] Legierungen. Die strukturelle Entwicklung wurde mit XRD- und SEM-Techniken untersucht. Die mechanischen Eigenschaften der hergestellten Legierungen, einschließlich der Vickershärte und des Elastizitätsmoduls, wurden gemessen. Darüber hinaus wurden die Korrosionstests mit den Methoden OCP, EIS und PD in Ringerlösung im unabhängigen pH-Bereich bei 37°C durchgeführt. Mit einem Kugel-Scheiben-Tribometer wurde das tribologische Verhalten der Legierungen unter verschiedenen Belastungen und nassen Bedingungen in Ringerlösung untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass der Zr-Gehalt (in %) in den Legierungen einen Einfluss auf ihre Morphologie, strukturelle Entwicklung und mechanischen Eigenschaften hat. Die morphologische Analyse ergab, dass die Partikel- und Kristallitgröße mit zunehmendem Zr-Gehalt abnimmt. Elastizitätsmodul und Vickershärte zeigen die gleiche Tendenz. Die EIS-Daten zeigten, dass sich auf den Legierungsoberflächen ein einziger Passivfilm bildete, und der Zusatz von Zr erhöhte die Korrosionsbeständigkeit der Passivfilme. Die Polarisationskurven zeigen, dass die Legierungen niedrige Korrosionsstromdichten und große passive Flächen aufwiesen, ohne dass sich die Passivfilme auflösten. Ebenso führte der Zusatz von Zr zu einer Verringerung der Korrosions- und Passivstromdichtewerte. Alle diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Titanlegierungen eine edlere elektrochemische Aktivität aufweisen, die durch Zr verursacht wird. Aus tribologischer Sicht wurde festgestellt, dass der Reibungskoeffizient der Legierungen mit zunehmendem Zr-Gehalt abnahm. KW - Ti-Nb-Zr alloys KW - Nanobiomaterials KW - Tribological behavior KW - Ringer's solution KW - Biomedical applications KW - Ti-Nb-Zr-Legierungen KW - Nanowerkstoffe KW - Tribologisches Verhalten KW - Ringerlösung KW - Biomedizinische Anwendungen KW - Biomedizin KW - Nanostrukturiertes Material KW - Titanlegierung KW - Zirconium Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2024.100695 SN - 2468-2179 VL - 9 IS - 2 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Çelik, Gülşah Aktaş A1 - Atapek, Şaban Hakan A1 - Polat, Şeyda A1 - Obrosov, Aleksei A1 - Weiß, Sabine T1 - Nitriding effect on the tribological performance of CrN-, AlTiN-, and CrN/AlTiN-Coated DIN 1.2367 hot work tool steel T1 - Auswirkung des Nitrierens auf das tribologische Verhalten von CrN-, AlTiN- und CrN/AlTiN-beschichteten DIN 1.2367 Warmarbeitsstählen JF - Materials N2 - In this study, heat-treated and multisurface engineered DIN 1.2367 tool steel was subjected to room and elevated temperature wear tests, and the effect of nitriding on its tribological behavior was investigated. CrN, AlTiN, and CrN/AlTiN coatings with a total thickness of 2 µm were obtained by arc cathodic physical vapor deposition on conventional heat-treated and gas-nitrided steels. The white layer formed during nitriding was removed, and a diffusion layer (100 µm) was achieved in the cross section of the steel having a tempered martensitic matrix. The highest surface hardness was attained with an integral coating (CrN/AlTiN), and surface hardness increased even more after nitriding due to the formation of a multicomponent ceramic layer on top of the diffusion layer. The room temperature wear tests performed against an alumina counterpart revealed that (i) CrN/AlTiN-coated steel had the highest friction coefficient of 0.26, which further increased to 0.33 by nitriding due to the increase in shear strength, and that (ii) with increasing surface hardness, the specific wear rates (W) of the heat-treated and coated steels could be ranked as follows: WCrN/AlTiN < WAlTiN < WCrN. The wear rates decreased when nitriding was carried out prior to coating. In order to simulate the aluminum extrusion conditions, hot wear behavior of the surfaces against AA6080 alloy at 450 °C was investigated. The hot wear tests revealed that (i) high friction coefficients were reached due to the adhesive characteristic of aluminum to the surfaces, (ii) the nitrided and CrN/AlTiN-coated sample exhibited the lowest wear rate among all studied surfaces, and (iii) the film damage on the worn surfaces mostly occurred in the form of droplet delamination. N2 - In dieser Studie wurde wärmebehandelter und mehrschichtig bearbeiteter Werkzeugstahl DIN 1.2367 bei Raum- und erhöhter Temperatur Verschleißtests sowie der Einfluss des Nitrierens auf sein tribologisches Verhalten untersucht. Auf konventionell wärmebehandelten und gasnitrierten Stählen wurden CrN-, AlTiN- und CrN/AlTiN-Schichten mit einer Gesamtdicke von 2 µm durch kathodische Gasphasenabscheidung erzeugt. Die beim Nitrieren gebildete weiße Schicht wurde entfernt, und es wurde eine Diffusionsschicht (100 µm) im Querschnitt des Stahls mit angelassener martensitischer Matrix erzeugt. Die höchste Oberflächenhärte wurde mit einer integralen Beschichtung (CrN/AlTiN) erreicht, die nach dem Nitrieren aufgrund der Bildung einer Mehrkomponenten-Keramikschicht auf der Diffusionsschicht noch weiter anstieg. Die bei Raumtemperatur durchgeführten Verschleißtests mit einem Aluminiumoxid-Gegenstück ergaben, dass (i) CrN/AlTiN-beschichteter Stahl den höchsten Reibungskoeffizienten von 0,26 aufwies, der sich nach dem Nitrieren aufgrund der erhöhten Scherfestigkeit auf 0,33 erhöhte, (ii) mit zunehmender Oberflächenhärte die spezifischen Verschleißraten (W) der wärmebehandelten und beschichteten Stähle wie folgt eingestuft werden konnten: WCrN/AlTiN