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Fakultätsübergreifendes Institut für Werkstofftechnik


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INHALTE

Studienabschlussarbeiten

im Institut für Werkstofftechnik

Anzahl der Treffer: 442
Erstellt: Wed, 18 Oct 2017 23:04:54 +0200 in 0.0138 sec


Scheler, Theresa
Herstellung und Charakterisierung dünner Schichten aus seltenerdendotierten Halbleitern mit großer Bandlücke. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Die Bedeutung von halbleitenden Materialien in der heutigen Gesellschaft wird durch die fortschreitende Technisierung immer größer. Deshalb ist es wichtig die Forschung in diesem Teilbereich weiter voranzutreiben, um erfahren zu können, was alles mit halbleitenden Materialien realisiert werden kann. Relativ wenig ist bisher über die Funktionsvielfalt von Halbleitern mit großer Bandlücke und deren Bedeutung als Werkstoff für Leuchtmittel bekannt. Deshalb wird in dieser Arbeit Aluminiumnitrid verwendet. Aluminiumnitrid ist der Halbleiter mit der bisher größten bekannten Bandlücke von 6,2 eV und kann für entsprechende Anwendungen sowohl als Halbleiter als auch als Isolator betrachtet werden. Terbium ist ein Element aus der Reihe der Lanthanoide, das die Eigenschaft besitzt unter Anregung von Energie auf Grund einer nach außen abgeschirmten, nur teilweise besetzten Elektronenschale im grünen Spektralbereich Licht zu emittieren. In dieser Arbeit wurden Schichten aus Aluminiumnitrid mit einer circa einprozentigen Atomkonzentration von Terbium auf Glas- und Si-Substrat durch reaktives Magnetronsputtern vom Al-Target in einer reinen Stickstoff-Atmosphäre hergestellt und mit Hilfe von Röntgenbeugung, Energiedispersive Röntgenbeugung, Rasterkraftmikroskopie, Beugung hochenergetischer Elektronen bei Refexion, Elektronenabsorptionsspektroskopie, Röntgenrefektometrie und Kathodolumineszenz untersucht werden, um diese Werkstoffkombination besser kennenzulernen und zu verstehen. Dabei konnte gezeigt werden, dass es sich meist um nanokristalline Schichten handelt. So konnte weiterhin gezeigt werden, dass auf Glas die Biasspannung wenig Einfluss auf die Kristallinität der Schicht hat. Auf Si nimmt diese jedoch mit steigender Biasspannung ab.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/879904089schel.txt
Uhr, Richard
Verschraubungsprüfstand zur Kappenmontage beim Verschluss pharmazeutischer Behälter. - Ilmenau. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Die vorliegende Bachelor-Thesis befasst sich mit der Entwicklung eines Prüfstandes, der prozesstechnische und montagebedingte Einflussgrößen bei der automatisierten Verschraubung von Verschlusskappen quantitativ identifizieren kann. Hierfür soll das Messsystem so beschaffen sein, dass eine axiale und rotatorisch unabhängige, kraft- und drehzahlgeregelte Verschraubbewegung ausgeführt und aufgezeichnet werden kann. Der Startimpuls für die neue Konstruktion war durch die unzureichende Einstellbarkeit des alten Prüfstandes der Remy & Geiser GmbH begründet. Es war bisher nicht möglich definierte Krafteinstellungen sowie -messungen vorzunehmen. Außerdem gab es keine hinreichenden Möglichkeiten zur Einstellung von Drehzahlen und Drehmomenten. Dazu kam, dass die Reproduzierbarkeit der Verschraubungsparameter nicht zufriedenstellend war. Durch diese Ungenauigkeiten in der Messung konnte die Remy & Geiser GmbH nur beschränkt Analysen vornehmen, war somit nicht zufriedengestellt und beauftragte die Entwicklung eines neuen Prüfkonzeptes. Die erst Phase beschäftigt sich intensiv mit der Analyse der physikalischen Effekte während der Verschraubung. Hierfür wird ein Prüfplan konzipiert und umgesetzt, der die Quantifizierung der Effekte von Drehmoment, Kraft und Drehzahl auf die Verschraubungsqualität ermöglicht. Daraufhin erfolgt eine Ausarbeitung von Forderungen an ein neues Messsystem. Aus den Erkenntnissen wird ein neuer Prüfstand auf der Grundlage von Berechnungen und Messungen konstruiert, der die optimierte Messanordnung beinhaltet und steuert. Der entworfene Messstand ist ein effektives Ergebnis und kann durch weitere Abschlussarbeiten fortgesetzt werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/879903031uhr.txt
Müller, Andreas
Anpassung, Optimierung und Analyse des Zugversuches nach DIN EN ISO 6892-1 für warmumgeformte Mangan-Bor-Stähle als Bewertungskriterium für nachfolgende Anwendungen. - Ilmenau. - 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Durch neue Energiekonzepte und anwachsende Sicherheitsanforderungen steigt seit Jahren das Gesamtfahrzeuggewicht. Das ansteigende Gewicht erhöht den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges, was wiederum zu einem erhöhten CO2 Ausstoß führt. Um den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren wird in der Automobilindustrie vermehrt auf Elektroantriebe und Leichtbau gesetzt, um schwere Fahrzeugkomponenten wie zum Beispiel das Akkupaket eines Elektro-/ oder Hybridfahrzeuges ohne Leistungsverlust integrieren zu können. Hierfür werden hoch- bis höchstfeste Stähle wie der Warmumformstahl 22MnB5 eingesetzt, welche aber wiederum Probleme bei der Werkstoffprüfung, z.B. Kopfbrüche beim Zugversuch mit sich bringen. Deshalb sollen im Rahmen dieser Arbeit unterschiedliche Zugprobengeometrien sowohl auf ihre mechanischen Kennwerte, als auch auf die Bruchposition untersucht werden. Dabei sollen sinnvolle Längen und Breiten der Proben erarbeitet und eine Methode/Vorrichtung für die optimierte Auswertung von Kopfbrüchen entwickelt werden. Der Vergleich der Ergebnisse soll das Potential der verwendeten Probengeometrien aufzeigen. Hierbei sollten sich die Geometrien im Wesentlichen innerhalb der Normvorgaben bewegen. Zu Vergleichszwecken werden aber auch außerhalb der Norm liegende Probenformen, zum Beispiel gekerbte Proben untersucht. Ziel dieser Arbeit ist das Aufnehmen von mechanischen Kennwerten unterschiedlicher Parameter und Vergütungszustände für den 22MnB5-Stahl, das optimierte Auswerten von Kopfbrüchen und die Untersuchung der Kopfbruchursachen. Dabei wurden die Zugversuche an A50mm und Proportionalzugproben (A5,56) durchgeführt, wobei diese zum Teil aus Platinenmaterial (Anlieferungszustand) und zum anderen Teil aus gehärteten Bauteilen (Verstärkung Längsträger II) entnommen wurden. Hierbei wurde anfänglich geprüft, inwiefern sich das Material bei den Zugversuchen verhält und ob es zu Kopfbrüchen kommt. Anschließend wurde die verwendete Geometrie und deren Auswirkung auf das Bruchverhalten und die Kennwerte ermittelt, wobei sich zeigt, dass die Genauigkeit der Werte bei größerem L0 steigt. Um die Proben miteinander vergleichen zu können, wird bei den Proportionazugproben eine einheitliche Anfangsmesslänge von L0 = 20,2 mm verwendet. Dies hat zur Folge, dass die aufgenommenen Werte nur noch gering voneinander abweichen. Trotz Geometrieanpassung treten Schwankungen im Elastizitätsmodul auf, wohingegen die gemessenen Werte für die Streckgrenze und die Zugfestigkeit annähernd konstante Messwerte ergeben haben. Bei den ganzen Versuchsreihen sind Kopfbrüche nur selten aufgetreten und die Proben meist am selben Ort im Zugstab gerissen. Deshalb wurden Härteverläufe an ungezogenen Zugstäben durchgeführt, welche aber keine Härtehotspots aufgewiesen haben. Auch durch REM-Aufnahmen und Gefügeanalysen der Bruchflächen konnte kein Unterschied zwischen mittig gebrochenen Zugstäben und kopfseitig gebrochenen festgestellt werden. Das lässt den Schluss zu, dass das Auftreten von Kopfbrüchen durch geringe Dicken, beziehungsweise Breitenunterschiede entlang des Zugstabes und durch Eigenspannungen begünstigt wird. Tritt ein Kopfbruch auf, kann die Bruchdehnung bei vorherigem Anzeichnen und anschließendem Auswerten der Zugproben mittels der für diese Arbeit entworfenen Prüfvorrichtung ermittelt werden. Hierbei weichen die in Vergleichsmessungen aufgenommenen Werte für die Bruchdehnung nur wenig von den maschinell ermittelten Werten ab, wohingegen bei der rein händischen Auswertung mittels Messschieber und zusammendrücken der beiden Zugstabhälften stärker von den maschinellen Werten abweicht. Somit können trotz eventuell auftretender Kopfbrüche vertrauenswürdige Werte für Bruchdehnung ermittelt und angegeben werden. Um die Wahrscheinlichkeit von Kopfbrüchen zu reduzieren wurden gekerbte, nicht normkonforme Zugstäbe mit runder Kerbe untersucht, welche ausnahmslos in der Stabmitte gerissen sind. Dabei ist zu beachten, dass bei zu großen Kerben die Bruchdehnung unter die in der Norm geforderten Werte fallen kann.


Schultz, Christian
Untersuchungen zum Einfluss von Zusammensetzung und Kristallisationsbedingungen auf die thermisch-mechanischen Eigenschaften von hoch-SiO2-haltigen Glaskeramiken. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Die vorliegende Masterarbeit behandelt die glaskeramische Umwandlung von Kieselgläsern, welche mit bis zu 6 Ma% Aluminiumoxid dotiert worden sind. Ziel war es, die Einflüsse der Glaszusammensetzung sowie der Bedingungen während der Kristallisation auf wichtige Eigenschaften der Glaskeramiken zu untersuchen. Die unterschiedlich dotierten Gläser wurden hinsichtlich einiger Parameter, wie Viskosität, Dichte und thermischer Dehnung untersucht. An den Gläsern geschahen Kristallisationsversuche unter verschiedenen Heiz- und Kühlbedingungen sowie bei unterschiedlichen Temperaturen. Die Beurteilung der entstehenden keramischen Materialien geschah mit Hilfe von Struktur- und Gefügeuntersuchungen sowie Versuchen zur Temperaturwechselbeständigkeit. Begleitend fanden Messungen der Dichte und der thermischen Dehnung statt. Es konnten grundlegende Merkmale der Kristallisation der dotierten Kieselgläser aufgezeigt werden. Weiterhin wurden Einflüsse der Kristallisationsbedingungen auf die Eigenschaften der entstehenden Keramiken festgestellt. Aus den Ergebnissen konnten Empfehlungen für die Herstellung und Anwendung der Keramiken abgeleitet werden. Bezüglich der Herstellung von chemisch stabilisierten Cristobalit-Keramiken konnte lediglich die Schmelzbarkeit der zugrunde liegenden Gläser gezeigt werden. Offen bleibt, ob eine Unterdrückung der Phasenumwandlung des Cristobalit durch die hier verwendeten Dotierungen erreicht werden kann. Dazu sind weitere Untersuchungen nötig.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/877965242schul.txt
Polster, Philip
Untersuchungen zur Mischoxidsynthese von mit Ti substituierten Bariumhexaferritpulvern. - 74 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Mikrowellenabsorbierende Bariumhexaferritpulver mit verschiedenen Substitutionen wurden bereits mittels Glaskristallisationstechnik aus dem Dreistoffsystem BaO-B2O3-Fe2O3 hergestellt. Für großtechnische Herstellung von Ferritwerkstoffen ist allerdings der keramische Weg üblich. Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht den Einsatz verschiedener Rohstoffe und Sinterregime zur Mischoxidsynthese von mit Titan substituierten Bariumhexaferriten. Die Arbeit stellt eine Machbarkeitsstudie für diese Herstellungsroute dar und untersucht erste Parametervariierungen. Die hergestellten Pulver werden außerdem anhand ihrer statisch-magnetischen und Mikrowellen-Eigenschaften bewertet und mit denen aus der Glaskristallisation verglichen. Zusätzlich wird die Anwendbarkeit der Syntheseroute auf die Herstellung substituierter Strontiumhexaferrite getestet.


Hardi, Elisabeth
Untersuchung des Einflusses der Dotierung auf das Gefüge eines fotostrukturierbaren Glases unter Verwendung fs gepulster Laserstrahlung. - 150 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Die Masterarbeit beschäftigt sich mit der Analyse von Wechselwirkungsprozessen zwischen fs gepulster Laserstrahlung und fotostrukturierbarem Glas. Dazu wurde ein Lithiumalumosilicatglas mit der Zusammensetzung eines fotostrukturierbaren Standardglases FS21 unter Verwendung von 16 unterschiedlichen Dotantenkombinationen erschmolzen und zu Proben verarbeitet. Alle Gläser wurden mittels Femtosekundenlaser oder breitbandig emittierender Quecksilberdampfhöchstdrucklampe ( integriert in einem Maskaligner) partiell belichtet und zweistufig getempert, um einen Vergleich zwischen einem Standardlithographieprozess (Lampen basiert) und einer selektiven Laserbelichtung zu erhalten. Es wurden umfangreiche spektralphotometrische Untersuchungen (Reflexionsmessung im Wellenlängenbereich 190 nm ≤ [lambda] ≤ 1000 nm) nach jeder Behandlungsstufe des Fotoformprozesses (Ausgangsgläser, nach Belichtung, nach Temperung) durchgeführt. Aus den Messwerten wurden relative Änderungen bezüglich eines definierten Referenzzustandes errechnet und ausgewertet. Die Methode ist geeignet belichtungsseitig und thermisch induzierte Änderungen diskreter Absorptionen im Bereich der UV-Kante der Gläser darzustellen. Ergänzt durch visuelle Begutachtung der Proben sowie Lichtmikroskopie-, AFM-, REM- und XRD-Messungen werden Laser induzierte Strahlenschäden im Bereich der Dotanden und des Grundglases diskutiert. Der wesentliche Unterschied zwischen einem Maskaligner- und fs Laser-Belichtungsprozess besteht darin, dass Ce3+ im Laserbelichtungsprozess nur eine untergeordnete Rolle für die Fotosensitivität spielt. Anhand der Ergebnisse der Messungen wird eine Empfehlung für die Anpassung der Zusammensetzung eines fotostrukturierbaren Glases für die Laserbelichtung unter den in der Arbeit verwendeten Parametern gegeben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/877676496hardi.txt
Schultheiß, Ulrich
Infiltration poröser Keramikkörper mit Metallschmelzen. - 132 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Herstellung von Verbundkeramiken über die reaktive Flüssigphaseninfiltration von Metallschmelzen in poröse Keramikkörper untersucht. Hierfür wurden Pulvermischungen aus einer inerten Komponente und einer reaktiven Komponente gemischt und kalt-isostatisch gepresst. Die Grünkörper wurden anschließend mit einer Metallschmelze infiltriert, wobei die reaktive Pulverkomponente mit der Schmelze zu einer neuen keramischen Phase reagierte. Die hergestellten Verbundkeramiken wurden hinsichtlich der Gefügebildung mit Elektronenmikroskop-Bildern, der gebildeten Phasen mittels Röntgenbeugung und ihrer Restporosität untersucht. Die Oxidationsbeständigkeit ausgewählter Proben wurden mittels Thermo-Gravimetrie getestet. Es konnte gezeigt werden, dass die Pulver-Presslinge von der Schmelze infiltriert wurden. Es entstand ein mehrphasiges Gefüge, wobei die reaktive Komponente stets komplett umgewandelt wurde. Bei der Untersuchung des Infiltrationsprozesses wurde festgestellt, dass die Phasenbildung stark exotherm ist und durch die einströmende Schmelze der Partikelverbund teilweise zerstört wurde, wodurch die Formbeständigkeit nicht mehr gegeben war und Risse gebildet wurden. Dadurch verblieb unreagiertes Metall im Gefüge, was die Oxidationsbeständigkeit negativ beeinflusst. Thema in zukünftigen Arbeiten ist die Reduzierung des Anteils unreagierten Metalls und der Verformung der Proben nach der Infiltration.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/877616515schul.txt
Oltmanns, Peter
Entwicklung einer Analysemethode zur Bestimmung geometrischer Abmessungen asphärischer Partikel und der Einfluss auf das Aufschäumverhalten von Aluminiumschaum. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Die Struktur der Aluminiumschäume wird während der pulvermetallurgischen Herstellung von über zwanzig Parametern beeinflusst. Eins der wichtigsten Einflussgröße ist die Partikelform. Die Partikelform beeinflusst unteranderem den Verdichtungsprozess, die Grünlingfestigkeit und das Aufwärmverhalten. Zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaften der Partikel wird ein computerunterstütze Auswerte Algorithmus entwickelt. Dazu werden die Pulverpartikel eingebettet. Die entstandene Probe wird anschließend sukzessive geschliffen. Jede Schliffebene wird mit Hilfe eines Kamerasystems aufgenommen und mit dem entwickelten MATLAB Programm digital verarbeitet. Anhand eingesetzter Referenzmarken werden die einzelnen Schliffbilder mit Hilfe der Auswertesoftware zueinander ausgerichtet und in einem dreidimensionalen Modell dargestellt. Das Volumen und die Form der dreidimensional dargestellten Pulverpartikel werden anhand des Modells ermittelt. Anschließend werden verschiedene Expansionsverhalten der Aluminiumschaumkörper von zeitlich differenziert gemahlenen Aluminiumpulvern mit den geometrischen Eigenschaften der Partikel in Zusammenhang gestellt


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/876382456oltma.txt
Walczak, Marcel
Beschreibung des Einflusses von Herstellbedingungen auf die Poreneigenschaften cellulose-basierter Schäume. - 69 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Biobasierter Leichtbau als ressourcenschonende Schlüsseltechnologie gewinnt durch die weiter zunehmende Verknappung der fossilen Rohstoffe immer mehr an Bedeutung. Die Forschung und Entwicklung wird sich daher auch zukünftig weiter intensiv mit Alternativen zu petrochemischen Kunststoffen auseinandersetzen. Methylcellulose, ein Derivat der Cellulose und zugleich der weltweit am häufigsten vorkommenden Biorohstoff, stellt eine geeignete Lösung zur Substitution erdölbasierter Polymere dar. Die Tatsache der nicht vorhandenen Schadstoffemission ist einer der wesentlichen Vorteile, welche die Cellulose als biobasiertes Ausgangsmaterial für verschiedenste Anwendungen auszeichnet. Ziel dieser Arbeit ist die technologische Herstellung und Bewertung von Schaumstoffen aus Methylcellulose. Dabei wurde auf bereits bestehende Grundlagenarbeit aufgebaut um die Schaumherstellung vom Handversuchsmaßstab auf den Produktionsmaßstab zu überführen. Die experimentelle Erfassung sowie der Erkenntnisgewinn über die wesentlichen Wirkmechanismen der Schaumherstellung standen hierbei im Vordergrund. Diese Mechanismen sollten durch die Analyse der einstellbaren Prozessparametern (Schaumdichte, Fördergeschwindigkeit, Scherrate), sowie der nachgelagerten Trocknungsmethode erarbeitet werden. Die verschiedenen Parameter wurden mittels statistischer Versuchsplanung ausgewählt, woraufhin die Zielgrößen (Porengröße und Oberflächenhärte) auf ihre Effekte hin untersucht werden konnten. Für die Analyse der Celluloseschaummorphologien wurde eine spezielle Probenpräparation entwickelt, wohingegen die Auswertung mithilfe eines Stereomikroskops stattfand


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/876356269walcz.txt
Abendroth, Florian
Schwingfestigkeitsuntersuchung faserverstärkter Kunststoffe und Korrelation zur Schallemissionsanalyse. - 250 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Für eine effektive Auslegung und Überwachung von Faser-Kunststoff-Verbundbauteilen im Antriebs- und Fahrwerksbereich von PKW und NKW werden exakte Informationen über das Schädigungsverhalten von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) benötigt. Für diese Untersuchung wird in der vorliegenden Arbeit die Schallemissionsanalyse (SEA) bei quasistatischer und zyklischer Belastung von Glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) eingesetzt. Die SEA beruht auf der Aufnahme und Analyse von Schallemissionen (AE), die aufgrund von Veränderungen und Schädigungen innerhalb von Werkstoffen entstehen. Anhand der AE-Signale kann auf Schädigungsart und Ort geschlossen werden. Um die Aussagekraft dieses Verfahrens zu evaluieren, werden die Ergebnisse mit zerstörungsfreien Werkstoffprüfverfahren (optische und thermographische Bildaufnahme) sowie Bruchflächenanalysen mittels Lichtmikroskop und Rasterelektronenmikroskop (REM) korreliert. Die zu untersuchenden FKV sind unidirektional endlosfaserverstärkte GFK- Probekörper mit Epoxidmatrix sowie kurz- und langfaserverstärkte Probekörper mit einer thermoplastischen PA66- Matrix. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass durch die SEA eine Bewertung der auftretenden Schädigungsarten möglich ist. Die Korrelationen zur optisch erkennbaren Schädigung und Thermographie liefern sehr gute Übereinstimmungen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die SEA eine Früherkennung auftretender Schädigungen aufgrund der höheren Empfindlichkeit gegenüber den optischen und thermographischen Systemen ermöglicht. Die angezeigten Schädigungsarten konnten mit Hilfe der angefertigten Bruchflächenanalysen bestätigt werden. Durch Lebensdaueruntersuchungen unter zyklischer Belastung konnte gezeigt werden, dass die Lebensdauer der GFK- Verbunde temperaturabhängig ist. Eine Frequenzabhängigkeit der Lebensdauer zeigte sich nicht. Des Weiteren konnte die in der Literatur beschriebene Möglichkeit zur Bestimmung der Dauerfestigkeit Dauerfestigkeit von GFK- Verbunden anhand charakteristischer AE-Schwellen infolge der durchgeführten Versuche nicht bestätigt werden. Ebenso zeigte sich, dass eine Korrelation zwischen auftretenden AE-Signalen und optisch ermittelter Dehnung keine exakten Übereinstimmungen ergeben. Zusätzlich wurden Schallgeschwindigkeitsmessungen an den GFK- Verbunden durchgeführt. Als Ergebnis kann festgestellt werden, dass diese für Metalle und Keramiken bereits etablierte Methode der zerstörungsfreien E-Modulbestimmung durch Ultraschall aufgrund deutlicher Abweichungen für FKV nicht zweckmäßig ist. Durch die Bruchflächenanalysen konnten Unterschiede zwischen statisch und zyklisch belasteten kurzfaserverstärkten (SFT)- und langfaserverstärkten (LFT)- Probekörpern ermittelt werden. Für eine exakte Unterscheidung sind allerdings weiterführende Untersuchungen notwendig.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/875831648abend.txt