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INHALTE

Publikationen

im Institut für Werkstofftechnik

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Erstellt: Thu, 13 Dec 2018 23:07:20 +0100 in 0.0257 sec


Qi, Bingcui; Gunnlaugsson, Haraldur Páll; Mokhles Gerami, Adeleh; Gislason, Haflidi Pétur; Ólafsson, Sveinn; Magnus, Fridrik; Mølholt, Torben Esmann; Masenda, Hilary; Tarazaga Martín-Lueugo, A.; Bonanni, Alberta; Krastev, P. B.; Masondo, V.; Unzueta, Iraultza; Bharuth-Ram, Krishanlal; Johnston, Karl; Naidoo, Deena; Schell, Juliana; Schaaf, Peter;
57Fe Mössbauer study of epitaxial TiN thin film grown on MgO (1 0 0) by magnetron sputtering. - In: Applied surface science : a journal devoted to applied physics and chemistry of surfaces and interfaces. - Amsterdam : Elsevier, Bd. 464 (2019), S. 682-691
Im Titel ist "57" hochgestellt
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.09.107
Stürzel, Thomas K.;
Maßnahmen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Recycling Al-Druckgusslegierungen für Powertrain-Anwendungen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (xxviii, 160 Seiten, Seite xxix-lxx)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2018

Im Rahmen dieser Arbeit wird das Eigenschaftsspektrum der Al-Recyclinglegierung 226D (AlSi9Cu3Fe) unter Optimierung der Zusammensetzung und Wärmebehandlung erweitert. Neben thermodynamischen Simulationen mit JMatPro® und der Vorgehensweise nach DfSS Design-for-Six-Sigma werden Legierungsversuche im Labor- und Industriemaßstab, Makrohärte- und Dichtemessungen, Kerbschlagbiege- und Zugversuche, Bestimmung der Dauerschwellfestigkeit, DSC- und Dilatometermessungen sowie Licht- und Rasterelektronenmikroskopie mit EDX und zudem Röntgendiffraktometrie durchgeführt. Die Kombination aus DfSS und JMatPro® liefert im ersten Schritt eine Einschränkung der Legierung 226D hinsichtlich intermetallischer Phasen und Dehngrenze. Laborversuche zeigen durch 0,1 wt% Mo die Unterdrückung von nadeligen ß-Al5FeSi Phasen und stattdessen die Bildung verrundeter neuartiger AlFeMoMnSi-Phasen. Dies führt zu einer um bis zu 35 % gesteigerten Bruchdehnung. Der Übertrag auf ein Druckguss-Kurbelgehäuse zeigt ebenso eine Kennwertsteigerung. Dabei können Gefügebestandteile sicher mit JMatPro® vorhergesagt werden. Dies wird durch REM und XRD bestätigt. Die reduzierte Auslagerung T5mod 200 zeigt im Vergleich zur Referenz bereits eine signifikant höhere Dehngrenze und teils erhöhte Dauerschwellfestigkeit bis Pü50 = 57 MPa. Diese Steigerungen sind auf veränderte Ausscheidungsspezies und -dichte zurückzuführen. Optimiertes Lösungsglühen findet bei 738 K (465 ˚C) mit 3 h Haltezeit statt und liefert in Kombination mit reduzierter Auslagerung bei 473 K (200 ˚C) die höchste Dehngrenze bis 300 MPa. Dies führt auch bei der Kurzzeitwarmfestigkeit zu deutlicher Kennwertsteigerung. Bei 500 h Temperaturbelastung ist allerdings nur bis 453 K (180 ˚C) ein Vorteil zu erzielen, wohingegen nach 473 K (200 ˚C) / 500 h alle Varianten auf Rp0,2 [rund] 150 MPa abfallen. Der Spagat zwischen hoher Dehngrenze und geringem irreversiblem thermischem Wachstum zeigt sich insbesondere zwischen Auslagerungstemperaturen sowie ein- bzw. zweistufiger Wärmebehandlung. Durch Optimierung der Zusammensetzung und Wärmebehandlung wird eine deutliche Steigerung der korrelierenden Werte Quality-Index QIDJR und Sicherheitsprodukt Rp0,2 x A erreicht. Außerdem besteht ein tendenzieller Zusammenhang zwischen Sicherheitsprodukt und Kerbschlagarbeit.


https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000432
Sauerteig, Daniel;
Implementierung und Parametrierung eines physikalischen Simulationsmodells einer Lithium-Ionen Zelle zur Analyse elektrochemisch-mechanischer Wechselwirkungen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (VI, 117 Seiten, Seite VIII-XXIV)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2018

Die Interkalationsreaktion von Lithium (Li) in Li-Ionen Batterien ist häufig mit signifikanten Volumenänderungen der Aktivmaterialien verbunden. Zusätzlich kommt es über die Lebensdauer zu einer irreversiblen mechanischen Ausdehnung, die u.a. durch die Reaktion von Elektrolytkomponenten an der Elektrodenoberfläche hervorgerufen wird. Die Limitierung des mechanischen Bauraums in Batteriezellen und -systemen führt in Folge der Elektrodenausdehnung zu mechanische Spannungen, die nachgewiesener Weise die Zellalterung und damit die Eigenschaften des elektrochemischen Systems beeinflussen. Für eine fundamentale Beschreibung des mechanischen Einflusses sind grundlegende elektrochemische Methoden notwendig. Zur physikalischen Beschreibung dieser Effekte stellt diese Arbeit ein umfassendes Simulationsmodell vor. Die elektrochemischen Gleichungen basieren auf dem Modell nach Newman, welches um einen mechanischen und thermischen Ansatz ergänzt wurde. Die mechanische Erweiterung ermöglicht die Berechnung der Volumenänderung der Komponenten in Abhängigkeit der Li-Konzentration und der mechanischen Randbedingungen. Die mechanisch-elektrochemische Kopplung ist dadurch abgebildet, dass die herrschenden mechanischen Drücke die Porosität und somit die ionischen Transporteigenschaften der porösen Elektroden und des Separators beeinflussen. Die temperatur- und konzentrationsabhängige Parametrisierung des elektrochemisch-mechanischen Modells wird vollständig in dieser Arbeit durchgeführt. Die Bestimmung der Eigenschaften der verwendeten Aktivmaterialien erfolgt durch Anwendung spezieller Dreielektroden-Zellen, wodurch Anode und Kathode getrennt voneinander parametrisiert werden. Besonders dünne Elektrodenschichten minimieren dabei den Einfluss des Elektrolyten. Die physikalische Beziehung zwischen dem mechanischen Druck und der ionischen Leitfähigkeit der Komponenten konnte direkt gemessen und mittels Simulationsergebnissen bestätigt werden. Der physikalische Modellansatz verdeutlicht, dass eine mechanische Verspannung von Zellen die Entstehung von Li-Konzentrationsgradienten während der Ladung und Entladung verstärkt.


https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000407
Schoetz, Theresa; Kurniawan, Mario; Stich, Michael; Peipmann, Ralf; Efimov, Igor; Ispas, Adriana; Bund, Andreas; Ponce de Leon, Carlos; Ueda, Mikito;
Understanding the charge storage mechanism of conductive polymers as hybrid battery-capacitor materials in ionic liquids by in situ atomic force microscopy and electrochemical quartz crystal microbalance studies. - In: Journal of materials chemistry / A. - London [u.a.] : RSC, ISSN 20507496, Bd. 6 (2018), 36, S. 17787-17799
https://doi.org/10.1039/C8TA06757K
Bartsch, Heike; Peipmann, Ralf; Klett, Maren; Brauer, Dana; Schober, Andreas; Müller, Jens;
PEDOT coated thick film electrodes for in situ detection of cell adhesion in cell cultures. - In: Biosensors : open access journal. - Basel : MDPI, ISSN 20796374, Bd. 8 (2018), 4, 105, insges. 13 S.
https://doi.org/10.3390/bios8040105
Hotovy, Ivan; Spieß, Lothar; Sojkova, Michaela; Kostic, Ivan; Mikolasek, Miroslav; Predanocy, Martin; Romanus, Henry; Hulman, Martin; Rehacek, Vlastimil;
Structural and optical properties of WS2 prepared using sulfurization of different thick sputtered tungsten films. - In: Applied surface science : a journal devoted to applied physics and chemistry of surfaces and interfaces. - Amsterdam : Elsevier, Bd. 461 (2018), S. 133-138
Im Titel ist "2" tiefgestellt
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.05.209
Grohmann, Lukas; Bund, Andreas; Lammel, Patricia;
Thermosonisches Drahtbonden auf galvanisch abgeschiedenen Oberflächen - Teil 1. - In: Produktion von Leiterplatten und Systemen - Saulgau : Leuze, ISSN 14367505, Bd. 20 (2018), 9, S. 1484-1490
Vakaliuk, Oleksii; Halbedel, Bernd;
Lorentz Force Velocimetry using a bulk HTS magnet system. - In: IOP conference series / Materials science and engineering. - London [u.a.] : Institute of Physics, ISSN 1757899X, Bd. 424 (2018), S. 012009, insges. 4 S.

Design of the Lorentz Force Flow-meter (LFF-meter) for weakly-conducting and slow-flowing fluids, e.g., glass melts, place stringent requirements on the magnetic field generation and force measurements. In the scope of the Research Training Group "Lorentz Force Velocimetry (LFV) and Lorentz Force Eddy Current Testing", a LFF-meter considers: first - a magnetic field source, where NdFeB permanents magnet system is replaced with a bulk high-temperature superconductors (HTS), which promise higher flux densities (> 1 T) and thus higher output force resolution; second - a high-precision force measurements, where electromagnetic force compensation weighing balance (EMFC) setup is replaced with torsion balance based system (TFMS), which claims an increase of the force resolution up to 1 nN. Furthermore, in order to raise the issue of the limiting total mass (which is always an issue for high-precision force measurements), the bulk HTS and TFMS are merged within the cryostat. This work discusses LFV experiments, calculations and numerical simulations, where a magnetic field is generated by the bulk HTS.


https://doi.org/10.1088/1757-899X/424/1/012009
Halbedel, Bernd;
Electromechanical milling - conception and design of the excitation system. - In: IOP conference series / Materials science and engineering. - London [u.a.] : Institute of Physics, ISSN 1757899X, Bd. 424 (2018), S. 012050, insges. 5 S.

The novel electromechanical milling principle is a solution providing reduced energy consumption with milling beads directly moved with a time- and local-variable magnetic field, which is generated in a working chamber by an external, electrical excitation system. Hence, the main design parameters of such machines for electromechanical milling (so-called EMZ plants) must be derived from the time- and local-variable magnetic flux density, the resulting vector gradient and the electromagnetic force distribution in the process room. For the calculation and optimization of these distributions we developed a numerical model on the basis of the commercial software tool ANSYS Maxwell®. We verified this model with experimental measurements of the electromagnetic field in the process room. Furthermore, we have studied the influence of the excitation system design on the vector gradient distribution and discuss selected results in this paper. The study identifies potentials for the further improvement of electromechanical units built in the past.


https://doi.org/10.1088/1757-899X/424/1/012050
Sen, Seema;
Development of PVD-coated and nanostructured reactive multilayer films. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau. - 1 Online-Ressource (XVII, 166 Seiten). - (Werkstofftechnik aktuell. - Band 19)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2018

Als eine neue Klasse von energetischen Materialien speichern die reaktiven Multilagensysteme die chemische Energie. Sie setzen eine große Menge der Energie durch eine schnelle Reaktionspropagation nach einer Aktivierung in der Form von Wärme frei. Im Zusammenhang mit dem zunehmenden Potenzial in den hochmodernen Fügetechnologien und den anderen Industrieanwendungen finden solche Typen von reaktiven Mehrschichtensystemen große Aufmerksamkeit. Das hohe Interesse konzentriert sich auf die Anwendung der sehr schnellen und lokalisierten Energie Freisetzung. Die Kenntnisse über die Materialkombinationen und Morphologie spielt eine wichtige Rolle, um reaktive Mehrschichtensysteme mit entsprechenden Reaktionseigenschaften und Wärmemenge herzustellen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen daher die Entwicklung der Schichtweise abgeschiedenen reaktiven Multilagenschichten und die Charakterisierung der Reaktionseigenschaften. Die eingestellten Bereiche können wie folgt zusammengefasst werden; - Die reaktiven Multilagenschichten von binären Ti-Al, Zr-Al und ternären Ti-Al-Si Kombinationen wurden mittels Magnetronsputtern-Deposition produziert, die zu der niedrigen Medium oder hohen Energieklasse gehören. - Die selbstverbreitenden Reaktionseigenschaften wurden in Bezug auf Wärme, Temperatur, Reaktionsgeschwindigkeit und Propagationsweisen charakterisiert. - Herstellung der großflächigen freistehenden reaktiven Folien wurde aufgezeigt. Für die Bestimmung der Reaktionswärme wurde die Standardbildungsenthalpie zu Beginn der Arbeit durch thermodynamische Simulationen mit Thermo-Calc 3.1 berechnet. Die Menge der Reaktionswärme hängt von der chemischen Zusammensetzung des Ti-Al-, Zr-Al- und Ti-Si Systems ab. Dann wurden Ti/Al, Zr/Al und Ti/Si/Ti/nAl Multilagenschichten für unterschiedliche Periodendicken, Molverhältnisse und Multischichtaufbau abgeschieden. Die Ti/nAl (n = 1-3) reaktiven Multilagenschichten wurden mit verschiedenen Al-Molverhältnissen hergestellt. Die Reaktionsgeschwindigkeit änderte sich zwischen (0.68±0.4) m/s und (2.57±0.6) m/s. Die Reaktionstemperatur änderte sich im Bereich 1215-1298 ˚C. Die 1Ti/3Al Schicht zeigt auch eine instationäre Reaktionspropagation mit der Kräuselungsbandbildung. Außerdem wurden der Temperaturfluss und die chemische Vermischung in nanoskalige Schichten von 1Ti/1Al Zusammensetzung (für 20 nm Periodendicke) erstmals mittels Strömung Simulation berechnet. Die Ergebnisse zeigten, dass der Temperaturfluss viel schneller als das chemische Mischen während der fortschreitenden Reaktion ist. Die 1Zr/1Al Schichten wurden mit der verschiedenen Periodendicken von 20 nm bis 55 nm untersucht. Die Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktionstemperatur änderten sich im Bereich 0.23-1.22 m/s und 1581-1707 ˚C. Hier wurde auch die Oxidationsreaktion während der fortschreitenden Reaktion aufgezeigt. Zum ersten Mal wurden ternäre Multilagenschichten von Ti, Si und Al-Reaktanten für verschiedene Schichtenanordnung (Si/Ti/Al/Si und Ti/Si/Ti/nAl, n = 1-3) abgeschieden. Hier, Reaktionseigenschaften hängten von Schichtenanordnung und Al-Molverhältnissen ab. Für den Ti/Si/Ti/Al Schicht konnte eine maximale Reaktionspropagation von (9.2±2) m/s und eine Reaktionstemperatur von (1807±30) ˚C bestimmt werden. Danach wurden die vorgenannten ternären Folien erstmals in einem reaktiven Fügeprozess eingesetzt. Für die Herstellung großflächiger freistehenden RMS, würde der Einfluss der Substratwerkstoffe in Hinblick auf der Ablöseverhalten nach der Beschichtung untersucht. Die Verwendung des Kupfersubstrats zeigt eine einfache und schnelle Weise, freistehende Folie zu produzieren. Diese Methode ermöglicht die Produktion von freistehenden 1Zr/1Al und 1Ti/1Si/1Ti/Al Folien mit der großen Fläche von 11 cm × 2 cm × 45 [my]m und 8 cm × 4 cm × 52 [my]m. Außerdem zeigt diese Arbeit einen verbesserten Herstellungsprozess mit der Skalierbarkeit und homogenen Mikrostrukturen von Multilagenschichten. Die Untersuchungen in dieser Arbeit zeigen, dass die Zusammensetzung und Morphologie die Reaktionseigenschaften unmittelbar beeinflussen und bieten potenzielle Möglichkeiten als eine kontrollierbare Wärmequelle auf der Basis Ti/Al-, Zr/Al- und Ti/Si/Al RMS zur Verfügung stellen. Andererseits schließt die Reaktion die Effekte der Oxidation und instationären Reaktionspropagation ein, die dabei hilfreich wären, die Reaktionskinetik zu verstehen. Die Ergebnisse in dieser Arbeit können als ein Beitrag zu einem Modell um ideale RMS in Bezug auf Reaktionseigenschaften zu entwickeln.


https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00035336