Die vorliegende Arbeit beschreibt den Aufbau einer Roll-to-Roll (R2R)-Anlage und die Entwicklung eines spezifischen Mikrostrukturierungsprozesses für eine Vielzahl verschiedener Materialien von Hochleistungspolymeren über niedrigschmelzende Metalle bis hin zu Glas-Nanokompositmaterial und thermoplastischen Vliesstoffen einschließlich einer auf Lithographie und Galvanik basierenden teilautomatisierten Werkzeugfertigung für die nahtlose R2R-Mikroreplikation. This work describes the set-up of a roll-to-roll (R2R) system and the development of a specific microstructuring process for a variety of different materials ranging from high-performance polymers and low-melting-point metals to glass nanocomposites and thermoplastic nonwovens, including a lithography and electroplating-based semi-automated tooling production for seamless R2R microreplication.
Aktualisiert: 2022-08-18
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In dieser Arbeit wurden die mikrostrukturellen Veränderungen von neutronenbestrahltem Beryllium im Transmissionselektronenmikroskop analysiert. Mit Hilfe der Elektronenenergieverlustspektroskopie konnten zum ersten Mal sowohl Helium als auch Wasserstoff innerhalb von nanoskaligen Blasen quantifiziert werden. Darüber hinaus wurde gezeigt, wie die Tritiumrückhaltung mittels einfach zu bestimmender experimenteller Daten abgeschätzt werden kann. The aim of the present work is to develop an in-depth understanding of the microstructural changes in neutron-irradiated beryllium. In particular, it aims to reveal the precise mechanisms leading to the observed tritium retention.Both, helium and tritium could be detected for the first time by high-resolution electron energy loss spectroscopy (EELS) within bubbles in the grain interior as well as along grain boundaries.
Aktualisiert: 2022-07-28
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Diese Arbeit befasst sich mit der Auslegung, Herstellung und Qualitätskontrolle mikrostrukturierter Linsen für Scheinwerfer-Projektionssysteme. Es wird ein Algorithmus beschrieben, um glatte Linsenflächen zu strukturieren. Die Datenweitergabe zur Herstellung von Stahlwerkzeugen für den Spritzgussprozess werden erläutert. Um die Werkzeuge zu qualifizieren wird ein „Reverse Engineering“-Prozess vorgestellt. This work deals with the design, fabrication and quality control of microstructured lenses for headlamp projection systems. An algorithm is described to structure smooth lens surfaces. The data transfer for manufacturing steel tools for the injection molding process is explained. A reverse engineering process used to qualify the tools is presented.
Aktualisiert: 2021-04-15
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As people become increasingly interested in electric vehicle concepts, there is a great demand for materials for the corresponding charging infrastructure, electric engines and automotive wiring. Taking into account the requirements for strength and electrical conductivity of the material this study outlines the correlation of microstructure and mechanical behavior of 16 copper alloys for applications up to 900 K. Based on pure and low alloyed copper the impact of phases and grain boundaries on mechanical properties and electrical conductivity was investigated. The aim was to identify the appeared strengthening mechanisms for each alloy. Measurement of the mechanical behavior vs. temperature was the preferred method to assess the relative influence of the four types of modification on total strength: Hall-Petch strengthening due to ultrafine grains, dispersion hardening, precipitation hardened microstructure and constitutional complex alloys (CCA).
Aktualisiert: 2019-12-27
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The operating temperature and thus the efficiency of jet engines are significantly affected by the temperature capability of turbine disc alloys. Hence one objective of this theses was to characterize in detail the thermal stability of the polycrystalline γ‘-hardened nickel-based superalloy Allvac 718Plus. Contrary to Inconel 718, the most common representative of this alloy type, long term aging at temperatures up to 700 °C does not degrade the microstructure to a large extend. Using transmission electron microscopy only a slight coarsening of the γ‘ particles in the order of a few nanometer could be detected. While the creep strength decreases continuously with increasing γ‘-size, the yield strength is initially not affected.
Analysis of the single process steps revealed that the strong local dependency of the microstructure is a consequence of the forging process. The main factors which influence the volume fraction and morphology of the grain boundary η-precipitates are the degree of deformation and the adiabatic heat dissipated during forging. Within forgings below the η-solvus temperature different fractions of blocky η-phase can be identified which can be clearly distinguished from the typical thin lamellae morphology. Furthermore, these blocky η-precipitates are not randomly oriented, but show a certain degree of parallel alignment. The correlation with finite element simulation confirms that the alignment is connected to the direction of the local material flow during forging.
A strong alignment of the η-precipitates additionally causes an extraordinarily strong, so far unknown, effect on the crack propagation behavior and dominates all other microstructural aspects. However, the crack propagation rate depends on the orientation of the η-plates with respect to the crack plane, which causes strong anisotropic material behavior. Micro-cantilever experiments proved that the effect of the η-phase can be attributed to the oxidation behavior of these precipitates and their phase boundary to the surrounding γ-matrix. Additionally, focused ion beam tomography demonstrated the deflection of a crack caused by an η-plate and its subsequent propagation along the weak oxidized η/γ-interface. Consequently, a tailored alignment of secondary grain boundary precipitates with respect to the local stress state during operation has a very high potential to achieve a significant improvement of the crack propagation behavior of nickel-based superalloys.
Aktualisiert: 2019-12-27
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In dieser Arbeit wird das modellgestützte Kathodendesign für Lithium-Ionen Batterien vorgestellt, welches eine systematische Minimierung der Verluste und Steigerung der Energie- und Leistungsdichte ermöglicht. Durch eine Kombination von Mikrostrukturanalyse mittels FIB/SEM-Tomographie und elektrochemischer Impedanzspektroskopie wird das Kathodenmodell unabhängig von Literaturdaten parametriert und anschließend validiert. The model-aided cathode design for lithium ion batteries is presented, which enables a systematically minimization of loss processes and an increase of power and energy density. The cathode model is parametrized without values from literature by combining microstructure analysis via FIB/SEM tomography and electrochemical impedance spectroscopy and finally validated.
Aktualisiert: 2021-02-11
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In dieser Arbeit wird das oxidische Material Li₁₊ₓAlₓTi₂₋ₓ(PO₄)₃ (LATP) im Detail auf seine Eignung als Festkörperelektrolyt untersucht. Ausgehend von der Rohmaterialherstellung von LATP mittels Sol-Gel-Methoden über die Pulveraufbereitung bis zur Sinterung vollkeramischer Proben wird der vollständige Herstellungsprozess von LATP abgebildet und analysiert. In this work, the oxide material Li₁₊ₓAlₓTi₂₋ₓ(PO₄)₃ (LATP) is extensively investigated with the scope of using it as a solid state electrolyte. Starting with the synthesis of raw LATP material by sol-gel process, the whole production process of LATP is analyzed, including powder conditioning and sintering of ceramic samples.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Diese Arbeit verknüpft ein analytisches Sintermodell mit einer defektchemischen Simulation und experimentellen Untersuchungen an SrTiO₃. Anhand der Entwicklung der Mikrostruktur, ist es so möglich den Einfluss der Sinterparameter, wie Dotierung, dem Sauerstoffpartialdruck und der Raumladungszonen abzuschätzen. Durch dieses Konzept ist der Einfluss von Raumladungszonen auf die Defektkonzentration und die Diffusion im Sinterprozess des Materials darstellbar. Space charge contributions to the densification of perovskite ceramics during sintering were assessed in the model system strontium titanate using a combined experimental and analytical approach. Defect chemistry in the bulk and at the grain-boundaries for SrTiO₃ in high temperature regions were calculated based on literature data. Diffusion coefficients for bulk-diffusion and grain boundary-diffusion were estimated and used with Coble’s equations for densification rates.
Aktualisiert: 2021-02-11
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In dieser Arbeit wird das Verhalten zweier Nickelbasislegierungen unter thermisch-mechanischer Ermüdungsbeanspruchung bei verschiedenen Phasenlagen zwischen mechanischer Dehnung und Temperatur untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf der Charakterisierung der Mikrostrukturen sowie der Schädigungsmechanismen in Abhängigkeit der Phasenlage. Aufbauend auf den Erkenntnissen wird ein Modell für die Lebensdauerbeschreibung vorgeschlagen.
Aktualisiert: 2021-02-11
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The present work gives an overview on transmission electron microscopic methods (TEM) for analysing deformation-induced microstructures in minerals and rocks in order to study their thermo-mechanical history. The conclusions consider future TEM work on rocks and analogous materials necessary to corroborate statements in structural geology based on microstructures.
Aktualisiert: 2022-05-18
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