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Fakultätsübergreifendes Institut für Werkstofftechnik


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INHALTE

Studienabschlussarbeiten

im Institut für Werkstofftechnik

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Erstellt: Mon, 15 Jan 2018 23:06:05 +0100 in 0.0235 sec


Bienger, Pierre
Reproduzierbare Bereitstellung verschiedener Precursoren für den PECVD-Prozess. - 81 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Im ersten Teil der vorliegenden Diplomarbeit wird die Konstruktion eines Ferrocenverdampfers beschrieben. Dieser ist in der Lage, den Precurser ohne Resublimation in die Prozesskammer einzuleiten. Dadurch ermöglicht er die Abscheidung eisenhaltiger DLC-Schichten über den PECVD-Prozess. - In anschließenden Versuchen wird die Reproduzierbarkeit des Abscheidungsprozesses bestimmt. Die auf diese Weise abgeschiedenen eisenhaltigen DLC-Schichten werden auf Eigenschaftsänderungen in Abhängigkeit des Eisenanteils der Schicht untersucht. - Die Entwicklung eines Versuchsaufbaues zur praxisnahen Abscheidung von hydrophoben und hydrophilen DLC-Schichten auf Nanodrucksieben wird im zweiten Teil der Arbeit durchgeführt. Die dafür benötigten Prozessparameter werden experimentell bestimmt. Durch die Modifizierung der Oberflächenenergie der DLC-Schicht verbessert sich die Druckqualität. Außerdem wird die Anzahl der Schaltungen pro Fläche erhöht.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/573883041bieng.txt
Kehr, Andreas
Plasmabehandlung von Si-Pulver mit dem induktiv gekoppelten HF-Plasma. - 95 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Um die erneuerbaren Energien als Alternative zu fossilen Energieträgern attraktiv zu machen, ist es wichtig, die Effizienz bei ihrer Nutzung weiter zu erhöhen. Dieses Ziel lässt sich im Bereich der Herstellung von Solarzellen u.a. durch die Steigerung deren Produktivität sowie die Senkung der Produktionskosten erreichen. In diesem Zusammenhang kommt dem Verbrauch von Reinstsilizium eine entscheidende Bedeutung zu. - Im Rahmen dieser Arbeit wurden Möglichkeiten untersucht, nanometerfeines Siliziumpulver, das bei der Waferherstellung anfällt und bislang auf Grund seiner schlechten Handlingeigenschaften ungenutzt blieb, aufzuarbeiten. Hierzu stand eine ICP-Anlage des Fachgebietes "Plasma und Oberflächentechnik" der technischen Universität Ilmenau zur Verfügung. - Da durch die sehr kleinen Korngrößen des Ausgangspulvers der Einsatz konventioneller Pulverförderer nicht möglich war, musste in einem 1. Schritt ein System entwickelt werden, das eine Förderung von nanometerfeinem Pulver ermöglicht. Hierzu wurde der Pulverförderer P5-3 entwickelt, der auf dem Prinzip eines Wirbelbettfördersystems arbeitet und einen durchgängigen Pulverfluss sicherstellt. - Eine Kompaktierung des Ausgangsstoffes im ICP wurde zum Einen mit Sphäroidisierungsversuchen getestet. Eine Parameteroptimierung im Bezug auf die Generatorleistung der Plasmaanlage, den Umgebungsdruck und den Wasserstoffzusatz zeigte, dass ein Umschmelzen des Ausgangspulvers in größere, runde Partikel möglich ist. Zum Anderen wurde eine direkte Abscheidung des aufgeheizten Pulvers auf unterschiedlichen Trägermaterialien untersucht. Es wurde festgestellt, dass es besonders bei der Kompaktierung auf einem heißen Stahlsubstrat zur Ausbildung eines polykristallienen, dichten Siliziumkörpers kommt, wobei ca. 50% des eingebrachten Pulvers umgesetzt werden konnten (Sphäroidisierung max. 10%). - In weiteren Tests sollte die Eignung des ICP's erprobt werden, mit dem zur Verfügung stehenden Si-Pulver Si-Schichten auf Trägermaterialien (vorrangig Graphit) abzuscheiden. Die erste Versuchsreihe hierzu diente der Optimierung folgender Parameter: Generatorleistung, Kesseldruck und Spritzabstand. Weitere Versuchsreihen zeigten, dass Graphitsubstrate am geeignetsten zur Erzeugung von Siliziumschichten sind und dass eine Veränderung der Substratoberfläche sowie der Substrattemperatur deutlichen Einfluss auf die Qualität des Erzeugnisses haben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/570592259kehr.txt
Schramm, Leander
PTWA coating of operating stressed Diesel engines. - 140 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

In der Diplomarbeit wird die Herstellung von PTWA gespritzten 0,82% Kohlenstoff-Stahlschichten auf Zylinderlaufflächen untersucht. Die Schichten werden mittels des rotierenden PTWA-Brenners auf die Innenseite von Zylinderbohrungen aufgetragen und hinsichtlich ihrer Gefügestruktur charakterisiert. - Im Rahmen der Diplomarbeit werden die Einflüsse einer möglichen Dezentrierung des PTWA-Brenners, der Plasmastromstärke und des Wasserstoffgehaltes im Plasma auf die erzeugte Spritzschicht untersucht. Die Schichtqualität wird hinsichtlich der Schichtstärke, Schichtporosität, Härte, Oxidationsgehalt und Oxidphasen analysiert, wobei Optische-, Eindring- und Röntgen-Verfahren zum Einsatz kommen. - Die Positioniergenauigkeit des PTWA-Brenners hat einen Einfluss auf die Schichtqualität hinsichtlich der Schichtstärke und Schichtoxidation und darf für einen Zylinderbohrungsdurchmesser von 83 mm nicht über 7 mm liegen. - Der Wasserstoffgehalt im Plasma, der für 12,5 % und 30 % untersucht wird, beeinflusst die Plasmaeigenschaften hinsichtlich Plasmadruck und Plasmaleitfähigkeit, nicht aber die Schichtqualität. - Durch den Strom I und den jeweilig angepassten Drahtvorschub wird die Schichtqualität, speziell die Schichtstärke, Porosität, Härte und Oxidation der PTWA Schicht beeinflusst. - Durch das Beschichten und anschließende Honen von betriebsbeanspruchten Grauguss Dieselmotoren kann nachgewiesen werden, dass das mechanische Aufrauen durch ein Gewinde ähnliches Profil auf Grund fehlender Hinterschneidungen nicht erfolgreich ist. Prinzipiell ist das mechanische Aufrauen mittels eines Sägezahn oder Schwalbenschwanzprofils möglich. Das Vorbeschichten durch einen Ni/Al Haftgrund anstelle eines mechanischen Aufrauprofils zeigt keine Delamination oder Zerstörungen der Schicht nach dem Honen. - Ebenso wird im Rahmen der Diplomarbeit mittels eines 3D-CAD Programmes eine universale Motorenaufnahme, welche der Motoren Zustellung für die Beschichtung dient, konstruiert und erfolgreich eingesetzt.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/570592046schra.txt
Eckert, Julia
"Herstellung bioinerter Keramikschichten mit dem thermisch, induktiv gekoppelten HF - Plasma (ICP). - 97 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

In dieser Arbeit geht es um die Herstellung einer Keramikschicht auf einem Stahlsubstrat mit Hilfe des induktiv gekoppelten Hochfrequenzplasmas. Diese Schicht soll später Anwendung in der Knieendoprothetik finden. Für die Herstellung der Keramikschicht wird eine Mischung aus 20% Aluminiumoxid und 80% Titanoxid ausgewählt. Das Ziel ist es, eine 400æm starke Schicht mit einer möglichst geringen Porosität zu erzeugen. - In der entstehenden Schicht darf sich jedoch kein Gamma - Aluminiumoxid befinden. Dieses ist im menschlichen Körper lösbar. Um die Entstehung der Gamma - Phase zu vermeiden, muss eine langsame Abkühlung der Aluminiumoxidpartikel realisiert werden. Aus diesem Grund wird mit einem induktiv gekoppelten Hochfrequenz Plasma gearbeitet. - Für die Ermittlung der effektivsten Parameter der Anlage wurde eine Sphärodisierung des Pulvers durchgeführt. Um das Vorhandensein der Gamma - Aluminiumoxidphase ausschließen zu können, wurde das Pulver mit dem XRD untersucht. Da diese Phase nicht nachgewiesen werden konnte, ist mit den ermittelten Parametern weiter gearbeitet worden. - Die mit diesen Parametern erzeugten Spritzschichten wurden auf ihre Schichtdicke und Porosität untersucht. - Die Ergebnisse der Versuchsreihen machten deutlich, dass es möglich ist, die gestellten Anforderungen für Keramikspritzschichten weitestgehend zu erfüllen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/566528185ecker.txt
Thomas, Georg
TBC-Schichten für Turbinenschaufeln. - 85 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll im Auftrag der Firma ALSTOM(CH) AG, eine Optimierung der Plasmaparameter für das atmosphärische Plasmaspritzen von Yttrium stabilisierten Zirkonoxidschichten als Bestandteil von TBC - Schichten hinsichtlich erhöhter Effektivität des Beschichtungsprozesses erfolgen. - Die praktische Versuchsdurchführung besteht aus dem Herstellen von Spritzflecken und Schichten zur Beurteilung von Auftragswirkungsgrad und Porengehalt der Schicht. Im Rahmen der Optimierung wurden Düsen mit zylindrischer (V0 8mm) - und Laval (V21 11 bzw. 12,1mm) - Kontur verwendet und auf ihre Vorteilhaftigkeit für den Spritzprozess getestet. Im Vorfeld wurden ein mathematisches Modell zum Bestimmen der Plasmakennwerte und der Partikelgeschwindigkeiten erarbeitet. Der Optimierungsprozess umfasst eine Plasmaanpassung (Variation des Wasserstoffanteils, des Gesamtgasdurchsatzes, der Stromstärke und Leistung) sowie eine Injektoranpassung (veränderlicher Pulverinjektordurchmesser und Pulverförderrate) für jede Düse. Kriterium für die Auswahl der optimierten Parametersätze (Plasmaparameter, Pulverinjektionsparameter) ist der DE-Wert (Auftragswirkungsgrad) und die Porosität der Schicht. Im direkten Vergleich mit der Ausgangssituation konnte der Auftragswirkungsgrad von durchschnittlich 33 % auf rund 54 % (V0 - 8mm Düse) bzw. 63 % (V21 - 11 mm Düse) gesteigert werden. Schichtqualität und Porosität konnten auch mit den neu erarbeiteten Parametersätzen im Rahmen der Vorgaben gehalten werden. Wichtiger für einen kommerziellen Einsatz ist die Steigerung des Pulverauftrags pro Minute von 27 g/min auf 54 (V0 - 8mm) bzw. 63 (V21 - 11mm) g/min. Dadurch ergibt sich eine verkürzte Zeit für den Beschichtungsprozess, was den höheren Aufwand an Betriebsmitteln (Wasserstoff, Strom) relativiert. Die in dieser Diplomarbeit gewonnen Ergebnisse zeigen, das eine Optimierung des APS - Spritzprozesses für die TBC - Beschichtung von Turbinenschaufeln erfolgreich möglich ist.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/566461781thoma.txt
Hupel, Christian
Untersuchung zur Applikation von nanoskaligem Silber mittels Flammenpyrolyse . - 83 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Erzeugung einer Beschichtung aus Silber-Nanopartikeln, die in eine Matrix aus Siliziumoxid eingelagert werden. Es soll untersucht werden, ob die Abscheidung einer physikalisch festen, chemisch resistenten und antibakteriell wirksamen Beschichtung mittels des Verfahrens der Flammenpyrolyse möglich ist. - Dazu wurden in einer speziell gestalteten Beflammungsanlage neben silizium-organischen Verbindungen, auch verschiedenste Silbersuspensionen verdüst und der Flamme zugeführt. Durch eine systematische Variation der Abscheidunge-parameter und eine Bewertung der erzeugten Schichten hinsichtlich der o.g. Merkmale, wurden schrittweise die Einflussgrößen zur Erzeugung einer optimalen Schicht gewonnen. Zur Anwendung kamen dabei ausgewählten Analyseverfahren (XPS, RFA, AFM), sowie verschiedene Schnelltests (Antibakterieller Test, Abriebtest und Test der chemischen Beständigkeit). - Im Verlauf der Untersuchung zeigte sich, dass eine sehr hochkonzentrierte Silbersuspension angewendet werden muss, damit auch nach einwirkender Belastung eine gute antibakterielle Wirksamkeit garantiert werden kann. Weiterhin waren mehrere Beschichtungsdurchläufe und eine jeweils geringe Beschichtungszeit notwendig, um die thermische Belastung auf das Substrat zu begrenzen. - Es gelang mit Hilfe der Flammenpyrolse eine abriebfeste, chemisch resistente und antibakteriell sehr wirksame Beschichtung zu erzeugen. Diese ist einer vergleichbaren Sol-Gel-Beschichtung aufgrund ihrer Eigenschaften und aus finanzieller Hinsicht deutlich überlegen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/564545899hupel.txt
Mayor Sánchez, César Ricardo
Untersuchungen zur Herstellung von Bariumhexaferritpulvern mit Co2+/Ru4+ -Dotierung. - 94 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

In dieser Arbeit wurde die Herstellung von Bariumhexaferritpulvern (BHF) mit Co2+/Ru4+ -Dotierung mittels der Glaskristallisationstechnik (GKT) im ternären System BaO-B2O3-Fe2O3 durch partielle Substitution des Eisenoxids im Gemenge untersucht. Ergebnisse aus der Fachliteratur und erste Untersuchungen weisen auf ein großes Potenzial von BHF mit Co2+/Ru4+ -Dotierung für die Absorption hochfrequenter elektromagnetischer Felder hin. Jedoch sind die Ergebnisse nicht reproduzierbar. Als Ursache wurden Entmischungen in der Schmelze vermutet. Ziel der Arbeit war es, diese Entmischungen zu charakterisieren, Möglichkeiten zur homogenen Flakeherstellung aufzuzeigen und dann die Zusammenhänge zwischen Schmelz- und Kristallisationsbedingungen sowie Eigenschaften der Co2+/Ru4+ -dotierten BHF zu bestimmen. Die Untersuchung der Schmelzprozedur zur Herstellung homogener Flakes wurde mittels der Variation der Schmelzbedingungen (Parameter) in der Sekundärschmelze: Haltedauer, mechanisches Rühren und Temperatur, durchgeführt. Zur Bewertung der Einflüsse der Parameter auf die Flakes- und Pulvereigenschaften wurden DDK-Analysen an den Flakes (Bewertung der Kristallisationsprozesse), chemische Analysen der Zusammensetzung mittels ICP-OES und Cerimetrie, Dichtemessungen, röntgenografische Analysen der Kristallphasen (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und elektromagnetische Messungen (VSM) durchgeführt. Die Röntgendiffraktogramme zeigen, dass die Flakes röntgenamorph sind. Das Kristallisationsverhalten der Flakes ist unabhängig von den realisierten Schmelzbedingungen. Flüssig-Flüssig-Entmischungen sind in den Flakes nicht vorhanden. Die ICP-OES und Cerimetrische Untersuchungen zeigen, dass die beste Homogenität in der chemischen Zusammensetzung ohne Rühren mit hoher Temperatur erricht wurde, aber der Ru-Anteil in den Flakes nur etwa 1/5 bis 1/4 des theoretischen Wertes beträgt. Nach Untersuchungen an den Flakes, konnten neue geeignete Prozessparameter für die Herstellung von homogeneren Flakechargen abgeleitet werden. Die Pulverproben weisen nur die Bariumhexaferritphase aus. Bei der Co2+/Ru4+ -Dotierung bleibt der Kristalltyp M erhalten. Mittels ICP-OES Untersuchungen wurde ermittelt, dass die Substitutionsraten der Pulver nahezu gleich sind. Das trifft auch für die Co/Ru -Verhältnisse in den Pulvern zu. Somit scheinen die unterschiedlichen Schmelzprozeduren nicht signifikant die chemische Zusammensetzung der Pulver zu beeinflussen. Nach REM Untersuchungen an den Pulvern und ICP-OES Untersuchungen an den Flakes wurde festgestellt, dass ein Kausalzusammenhang zwischen der Zusammensetzung in den Flakes und der Kristallgröße und -morphologie besteht. Die magnetischen Kennwerte der BHF waren nicht optimal. Das Verhältnis Ms/jHc ist kleiner im Vergleich zu alten Versuchen. Ursache sind die zu geringen Ru-Anteile in den Pulvern, die aus geringen Anteilen in den Flakes resultieren.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/560628145mayor.txt
Rudloff, Madlen
Untersuchung ausgewählter Eigenschaften von Gelen für die Kieselglasherstellung. - 125 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Erzeugung von Kieselglas über den Sol-Gel-Prozess. Die Zusammensetzung des Sols sowie die Prozessparameter beeinflussen die Eigenschaften und die Struktur des entstehenden Gels. Der Herstellungsprozess gliedert sich in fünf Teilschritte: - 1. Herstellung der Sole - entsprechend einer Versuchsmatrix wurden verschiedene Sole hergestellt - Variation der SiO2-Quellen TEOS und pyrogene Kieselsäure sowie des Ethanolgehalts - 2. Gelierung - Aufnahme von Viskositäts-Zeit-Kurven - anschließend weitere Beschreibung der Gelierkinetik mittels Penetrationsprüfung - 3. Alterung - Bestimmung von Biegefestigkeit und E-Modul mit Dreipunkt-Biege-Messung nach 24 und 168 Stunden - Entwicklung eines neuartigen Versuchsaufbaus zur Charakterisierung der Schwindung gerade entstehender Gele - Bestimmung des Langzeitverhaltens der Schwindung - 4. Trockung - überkritische Trocknung der Gele - Aufnahme von Stickstoffsorptionsisothermen ausgewählter Proben - Auswertung mit BET- und BJH-Modell, Darstellung der Porenvolumenverteilung - 5. Sinterung - Charakterisierung des Sinterverhaltens mit DTA, TG und XRD - Bewertung der Glasqualität und Schwindung - Die durchgehende Beschreibung des Synäreseverhaltens wurde erreicht, sowie funktionelle Zusammenhänge zwischen den Anteilen der Ausgangskomponenten am Sol und ausgewählten Geleigenschaften als auch ein optimaler Zeitpunkt zum Entformen komplizierter Bauteile gefunden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/560476442rudlo.txt
Henkel, Matthias
Entwicklung einer Hard- und Software für die Steuerung und Regelung einer Polymermembran-Brennstoffzelle. - 106 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

In dieser Diplomarbeit wird das Thema "Entwicklung einer Hard- und Software für die Steuerung und Regelung einer Polymermembran-Brennstoffzelle" behandelt. Dabei wird gezielt darauf eingegangen, wie und mit welchen Komponenten ein Teststand aufgebaut wird, um mit einer Polymermembran-Brennstoffzelle Energie zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird ein Prozessmodell entwickelt, mit dem die Abläufe der Anlagenkomponenten beschrieben werden können. Des Weiteren werden Hardwarekomponenten (Leistungshardware und Steuerhardware) entwickelt, mit denen die Anlage überwacht und gesteuert werden kann. Um dem Anwender die Möglichkeit zu geben interaktiv mit der Anlage zu agieren, werden 2 Visualisierungen (LCD und PC-Programmoberfläche) geschaffen, um die Prozessdaten der Anlage darstellen zu können.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/550705910henke.txt
Wulff, Harm
Tribologische Untersuchungen an der Werkstoffpaarung Hartmetall/Hartmetall. - 94 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich im Wesentlichen mit den Verschleißuntersuchungen an Hartmetall/Hartmetall sowie Hartmetall/Bronze Werkstoffpaarungen. Sie wurde im Rahmen eines Projektes in Zusammenarbeit der TU Ilmenau mit der Firma Tribo Hartmetall angefertigt. Dabei kamen WC-Hartmetalle auf der Basis von Kobalt und Nickel sowie Bronzelegierungen zum Einsatz. Diese Werkstoffe werden dann in Wasser sowie Ethylen-Hochdruckpumpen bei einem Druck von 300 MPa angewendet. - Im ersten Teil geht es um allgemeine tribologische Grundlagen. Dabei wird auf das tribologische System sowie die Verschleißarten kurz eingegangen. - Im zweiten Teil wird allgemein zu den Werkstoffen, Schmierstoffen kurz etwas gesagt. - Im Hauptteil der Arbeit werden im Wesentlichen die Ergebnisse der tribologischen Untersuchungen ausgewertet. Die Gleitreibpaarung Hartmetall WC-Co mit einem Kobaltgehalt von 8,5 Prozent (V20) gegen Bronze mit einem Kupfergehalt von 87,2 Prozent (KR12) unter Verwendung des Schmiermittels Orites hatte einen Verscheißkoeffizienten von (0,150,21) *10 exp(-6) mm3/Nm. Bei der Gleitreibpaarung Hartmetall WC-Co mit einem Kobaltgehalt von 11 Prozent (V25) gegen Bronze mit einem Kupfergehalt von 89 Prozent (KR16) unter Verwendung des Schmiermittels Paraffin wurde ein Verscheißkoeffizient von (0,150,22)*10 exp(-6) mm3/Nm bestimmt. Diese beiden Gleitreibpaarungen zeigten von allen Hartmetall/Bronzepaarungen das beste Verschleißverhalten auf. Sie kommen im Vergleich zu allen anderen Gleitreibpaarungen für den Einsatz in Hochdruckpumpen am besten in Frage. - Bei der Gleitreibpaarung Hartmetall WC-Ni-Cr mit einem WC Gehalt von 91 Prozent (N09) gegen Bronze mit einem Kupfergehalt von 75 Prozent (CPI 310) ohne Einsatz von Schmiermitteln war der Verschleißkoeffizient (1923,31925,4) *10 exp(-6)mm3/Nm. Bei dieser Werkstoffpaarung war der Verschleiß im Vergleich zu allen anderen Gleitreibpaarungen am größten. - Die Gleitreibpaarungen Hartmetall WC-Co mit 8,5 Prozent Kobalt (V20) gegen Bronze mit 75 Prozent Kupfer (CPI 310) unter Verwendung des Schmiermittels Orites sowie Hartmetall WC-Ni-Cr (N09) mit einem WC Gehalt von 91 Prozent gegen denselben Werkstoff (N09) ohne Schmiermittel zeigten mit einer Reibzahl von 0,01 das beste Reibverhalten.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/547099630harm.txt