Die Kantenrissbildung beim Warmbandwalzen der Nickelbasislegierung Alloy C-276 wurde mit der Finiten Elemente Methode untersucht. Hierzu wurde das Materialmodell von Gologanu-Leblond mit dem Warmfließmodell von Sellars und dem Versagensmodell von Brown-Embury kombiniert. Die benötigten Materialparameter wurden aus Warmfließkurvenfeldern und metallographischen Untersuchungen ermittelt. Der Ort der Rissentstehung konnte präzise simuliert werden. Durch die Variation verschiedener Parameter des Warmwalzprozesses konnten Maßnahmen abgeleitet werden, durch welche das Ausmaß der Kantenrissbildung verringert wird.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In der vorliegenden Arbeit wird das temperaturabhängige und thermomechanische Ermüdungsverhalten von zwei Aluminiumgusslegierungen charakterisiert. Die belastungs- und temperaturabhängigen Schädigungsmechanismen werden identifiziert. Die Lebensdauern werden mit einem mechanismenbasierten Risswachstumsmodell vorhergesagt. Zudem wird die Schädigungsentwicklung mit der Finite-Elemente-Methode und mikrostrukturbasierten Zellmodellen untersucht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In der Arbeit wurde die Synthese von Ti2AlN MAX-Phasen-Schichten sowie ihre Performance bezüglich potenzieller Anwendungen als Barriereschichten untersucht. Zu Beginn lag der Fokus auf der Erarbeitung einer Synthese der Materialien mittels einem zweistufigen PVD-Abscheideverfahren und der mikrostrukturellen Charakterisierung. Hinsichtlich späterer Anwendungen wurden sowohl die Oxidationsbeständigkeit als auch die Barrierewirkung gegenüber Wasserstoffdiffusion untersucht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In dieser Arbeit wurden numerische Simulationen mit dreidimensionalen Modellen der Gefüge unterschiedlicher Blechwerkstoffe durchgeführt, um das plastische Fließverhalten in Abhängigkeit wesentlicher Mikrostrukturmerkmale zu bestimmen. Auf diese Weise ist es möglich, die auf Basis einer experimentellen Charakterisierung durchgeführte Bestimmung von Werkstoffeigenschaften durch Simulationsergebnisse für beliebige Belastungszustände zu ergänzen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das Sintern dünner Keramikstreifen auf Substrat wurde mit einem partikel-basierten Simulationsverfahren untersucht. Ein direkter quantitativer Vergleich der Ergebnisse mit Werten aus abgestimmten Experimenten, bei denen gleichartige Keramikproben verwendet wurden, zeigte eine sehr gute Übereinstimmung. Zudem wurden in der Simulation einzelne Parameter systematisch variiert, um deren Einfluss auf bestimmte Effekte zu untersuchen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Es wird ein Modell für das thermomechanische Materialverhalten und die Gefügeentwicklung metallischer Werkstoffe erarbeitet. Dafür werden bewährte Modelle erweitert und in einem einheitlichen thermodynamischen Rahmen vereinigt. Das Materialmodell wird als Simulationsprogramm für die Prozessanalyse implementiert. Es wird anhand eines mikrolegierten Stahls validiert und ist auch für andere Legierungen mit ähnlichen Gefügeeigenschaften geeignet.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Zur Abscheidung amorpher Kohlenwasserstoffschichten hat sich unter anderem die plasmaunterstütze chemische Gasphasenabscheidung etabliert. Die Entladungsbedingungen bzw. die Wechselwirkungen der Plasmabestandteile sowie der Depositionsprozess sind äußerst komplex und deswegen noch nicht bis ins Detail geklärt. Optimierungen der Schichteigenschaften und Prozessübertragungen erfolgen infolgedessen meist mittels ressourcenintensiven und empirischen Methoden, da die Zusammenhänge zwischen intrinsischen Plasmaparametern und extrinsischen Schichteigenschaften meist unbekannt sind. Eine umfangreiche Analyse des Plasmas bietet einen Ansatz, diese Probleme zu mindern und ein verbessertes Verständnis für die ablaufenden Vorgänge zu entwickeln.Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prozessüberwachungssystem für eine Beschichtungsanlage entwickelt. Diese Arbeiten beinhalten die Erweiterung der elektrischen Messtechnik im Anpassnetzwerk und die Etablierung der plasmadiagnostischen Analyseverfahren der optischen Emissionsspektroskopie und der nonlinear extended electron dynamics zur quantitativen Bestimmung von Plasmaparametern. Aus den Messwerten der Plasmaemission wurden mittels des Corona Modells und der Analyse des Emissionsbandenverlaufs eines Stickstoffmoleküls die Elektronentemperatur, die Elektronendichte, die Gastemperatur sowie die Dichten von atomarem Wasserstoff, Silizium und des CH Moleküls berechnet. Mit Hilfe der zusätzlichen Sensorik bzw. des Überwachungssystems wurde das Steuerungsverfahren des Beschichtungsprozesses modifiziert und die Prozesswiederholbarkeit wie auch die Stabilität des Prozesses verbessert. Außerdem erfolgte eine Analyse der Homogenität innerhalb der Beschichtungskammer sowie deren Auswirkungen auf die Schicht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Wachstumsrate und die Schichteigenschaften unterschiedlich stark variieren. Die dafür jeweiligen dominanten Effekte wurden identifiziert. Aus der abschließenden Untersuchung des Einflusses der Prozessstellgrößen auf die Prozessbedingungen und die Schicht, wurde ein Vorhersagemodell für die sich einstellenden Schichteigenschaften und die dafür notwendigen Plasmaparameter abgeleitet. Außerdem wurden die Abhängigkeiten der Plasmaparameter untereinander diskutiert und evaluiert, welche Plasmaparameter grundsätzlichen Einfluss auf bestimmte Schichteigenschaften haben.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In dieser Arbeit erfolgt eine numerische Beschreibung einer Hybridverbindung (Kombination einer mechanischen Verbindung mit Klebstoff). Es wird der Einfluss von Klebstoff im Bereich der mechanischen Fügestelle auf das Verbindungsverhalten und die gegenseitige Beeinflussung von geklebter und mechanisch gefügter Verbindung untersucht. Darauf basierend werden Rückschlüsse für die Modellierung in Fahrzeug-Crashsimulationen abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Innerhalb der vorliegenden Arbeit wurde die Degradation von Schmierstoffen und die damit verbundene Freisetzung von Wasserstoff sowie ihre Rolle bei der wasserstoffinduzierten Wälzkontaktversprödung untersucht. In Oxidationsreaktionen des Schmierstoffs sowie dessen Fragmenten werden Carbonsäuren, Ester und Ether gebildet. Der Wasserstoff ist ein direktes Produkt von Fragmentierungsreaktionen oder wird nachgelagert durch Reaktionen der oxidierten Schmierstoffreste mit der Stahloberfläche gebildet.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In der vorliegenden Arbeit werden mikrostruktur- und mechanismusbasierte Werkstoffmodelle zur Beschreibung des Deformations- und Lebensdauerverhaltens von thermomechanisch beanspruchten Graugusswerkstoffen vorgestellt. Mit den Modellen wird das zyklische Deformations- und Lebensdauerverhalten verschiedener Graugusswerkstoffe für einachsig belastete Ermüdungsproben und für die Zylinderköpfe von Dieselmotoren vorhergesagt.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Es werden weiterentwickelte integrativ gefertigte langfaserverstärkte Kunststoff-Metall-Hybridverbunde untersucht. Zusätzlich zur heute typischen Kraftübertragung zwischen Kunststoff und Metall mit Kraftschluss und Formschluss, werden Verbindungen mit Stoffschluss und kombinierte Verbindungen betrachtet. Mit experimentellen und numerischen Methoden wurde ein "Bewertungstool" für die Auswahl und Optimierung geeigneter Kombinationen entwickelt.
Aktualisiert: 2023-06-01
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An faserverstärktem Polypropylen wurden Crashuntersuchungen unter der Verwendung von Feldmesssystemen zur Verformungs- und Temperaturmessung durchgeführt. Dehnratenabhängige Schädigungsmechanismen in der Faser-Matrix-Grenzschicht wurden identifiziert. Hierfür dienten die Feldmessdaten, die korreliert und analysiert wurden. Die entwickelten Methoden zur Hochgeschwindigkeitsinfrarotmessung und dem Felddatenhandling stehen nun für vielfältige werkstoffmechanischen Untersuchungen zur Verfügung.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Um die Gründe der Entstehung der Gefügeanisotropie beim Foliengießen dünner, keramischer Schichten besser zu verstehen und die dabei relevanten Material- und Prozessparameter identifizieren zu können, wurde in dieser Arbeit ein Simulationsmodell auf Basis der Smoothed-Particle-Hydrodynamics-Methode (SPH) entwickelt und validiert, das in der Lage ist den Prozess, und somit technische Suspensionen, auf Ebene der Mikrostruktur abzubilden.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Im Fokus dieser Arbeit steht die Analyse des Reib- und Verschleißverhaltens von tribologischen Systemen mit Zirkonoxidkeramiken (Y-TZP-Keramiken) bei niedrigen Beanspruchungen. Die Gleitreibung aktiviert in Abhängigkeit von der Korngröße der Y-TZP-Keramiken eine lokale Umwandlung der metastabilen tetragonalen in die stabile monokline Phase. Die Intensität der Phasenumwandlung wirkt sich wiederum auf die Schädigungsentwicklung aus.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die Zerspanung von Nickelbasislegierungen stellt höchste Ansprüche an die Werkzeuge, die extremen tribologischen Belastungen ausgesetzt sind. Keramiken stellen in dieser Hinsicht die idealen Schneidstoffe für dieses Einsatzgebiet dar, obwohl auch sie zu deutlichem Verschleiß neigen. In dieser Arbeit werden die Verschleißmechanismen von zwei unterschiedlichen Schneidkeramiken im Kontakt mit Nickelbasislegierungen im Detail analysiert und daraus ihr Verschleißverhalten abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Für die Anwendung von Beschichtungen im Allgemeinen ist deren Haftung von essentieller Bedeutung. Die Schichthaftung von diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (DLC; diamond-like carbon) mit einer leicht durchführbaren und kostengünstigen Methode zu verbessern, ist das vorrangige Ziel der vorliegenden Arbeit. Im Speziellen wurde dabei auf Stahloberflächen das Mikrostrahlen mit Wolframkarbid in Kombination mit einem Nassstrahlverfahren angewandt, um die Haftung von wasserstoffhaltigen DLC-Schichten (a-C:H) durch eine Strukturierung der Stahloberfläche zu verbessern. Neben der intensiven Analyse der durch die Strahlmethoden erzeugten Oberflächenzustände, wurden die Schichthaftung sowie das tribologische Verhalten der resultierenden, strukturierten Schichten untersucht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die Trocknung von Suspensionen ist ein alltäglicher und dennoch technisch relevanter Prozess. Die Vorgänge während der Trocknung wirken sich unmittelbar auf dessen Eigenschaften wie Morphologie und Dichte getrockneter Körper aus. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Simulationsmethoden mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad entwickelt, die eine Vorhersage dieser Eigenschaften ermöglichen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das anisotrope mechanische Verhalten von Blechwerkstoffen wurden mit der Finiten Elemente Methode auf Basis von Mikrostrukturmodellen kombiniert mit der Kristallplastizität untersucht. Die Vorgehensweise wurde erfolgreich für drei einphasige Werkstoffe angewendet: zwei ferritische Stähle DC04 und DX56 sowie die Aluminiumlegierung AA6014. Es konnten technisch relevante Kennwerte, wie E-Modul, Fließspannung und r-Werte in guter Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen berechnet werden. Darüber hinaus wurde die experimentelle Datenbasis um Informationen über die Form des Fließorts erweitert. Für den Stahl DC04 wurde basierend auf diesen Ergebnissen das phänomenologische Materialmodell nach Hill 48 ausgewählt und dessen Modellparameter bestimmt. Das Materialmodell wurde mit einem effizienten Spannungsalgorithmus implementiert, bei dem das Gleichungssystem auf die Lösung einer nichtlinearen Gleichung mit einer Unbekannten reduziert werden konnte. Bei der Anwendung des Modells in der Tiefziehsimulation zylindrischer Näpfchen, konnte eine gute Übereinstimmung der vorhergesagten Stempelkraft und des Zipfelprofils mit Messergebnissen gezeigt werden.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Titanlegierungen besitzen eine Vielzahl von besonderen Eigenschaften. Allerdings ist es aufgrund von prozesstechnischen Problemen, zu keiner breiteren Anwendung dieses Werkstoffs in der Blechumformung gekommen.Metastabiler nichtrostender Edelstahl findet aufgrund seiner Umformbarkeit und der Korrosionsbeständigkeit weite Verbreitung. Jedoch verfestigt dieser Werkstoff stark, was eine ausgeprägte Rückfederung bei Umformprozessen hervorruft.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In der vorliegenden Arbeit wurden Widerstandspunktschweißverbindungen zwischen einem mikrolegierten HC340LAD-Stahl und pressgehärtetem 22MnB5 bei quasistatischen Belastungen charakterisiert und mit der Finite Elemente Methode (FEM) modelliert. Die Tragfähigkeiten, das Verformungs- und das Bruchverhalten der Mischverbindungen wurden hierbei mithilfe von Detailmodellen (FEM), sowie mit einem erweiterten analytischen Versagensmodell berechnet. In beiden Fällen zeigte der Vergleich mit experimentellen Daten sehr gute Übereinstimmungen. Für punktgeschweißte 22MnB5-Bleche wurde erstmals isoliert untersucht, inwieweit die Erweichungszone, die beim Schweißen durch das Anlassen des martensitischen Ausgangsgefüges auftritt, die mechanischen Eigenschaften der Bleche beeinflusst. Sowohl experimentell als auch rechnerisch wurde gezeigt, dass die Erweichungszone bei Zugbelastungen der Bleche den versagenskritischen Gefügebereich darstellt und deren Festigkeit und Verformungsvermögen beschränkt. Möglichst hohe Festigkeiten, sowie eine hohe Ausnutzung des Verformungsvermögens der Bleche können nur dann erreicht werden, wenn die geometrischen Abmessungen der Erweichungszone möglichst klein sind.
Aktualisiert: 2023-06-01
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