bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Cyclic deformation behavior of deep rolled as-quenched aluminium alloy AA6110 at elevated temperatures
Authors: Juijerm Patiphan , Altenberger Igor
Published: December 2013

The as-quenched (solution-heat-treated) aluminium wrought alloy AA6110 (Al – Mg – Si – Cu) was mechanically surface treated (deep rolled) at room temperature. The deep rolled as-quenched AA6110 was cyclically deformed at room and elevated temperatures up to 250 °C using stress-controlled push-pull fatigue tests. Cyclic deformation behavior and Wöhler curves of the deep rolled as-quenched AA6110 have been investigated and compared to the polished condition as a reference. The effect of static/dynamic precipitation occurring during fatigue at elevated temperatures was analyzed and discussed. The stability of residual stresses as well as work hardening at elevated temperature was investigated using X-ray diffraction methods. Finally, from the S/N data, a borderline describing the effectiveness of deep rolling for different loading combinations in a stress amplitude – temperature diagram was established.
Isothermal oxidation behavior of a precipitation-hardened Pt-base alloy with additions of Al, Cr and Ni
Authors: Wenderoth Markus , Vorberg Stefan , Fischer Bernd , Völkl Rainer , Glatzel Uwe
Published: December 2013

The oxidation behavior of a precipitation-hardened Pt-base alloy with 12 at.% Al, 6 at.% Cr and 5 at.% Ni was examined. At high temperatures in air this alloy forms an alumina scale and a precipitate-free layer underneath, both growing according to parabolic functions of time. Small amounts of Ni embedded in the oxide scale accelerate its growth in the initial phase of oxidation. With time, oxidation is retarded due to decreasing impurity concentration and grain coarsening in the oxide scale. The interdiffusion coefficients of the scale-forming element Al in the Pt-rich solid solution matrix are estimated.
Effect of quenching temperature on the microstructure and mechanical properties of Fe–B–Ti alloy
Authors: Hanguang Fu , Lifen Yan , Zhiqiang Jiang , Jiandong Xing
Published: December 2013

The effects of quenching temperature on the microstructure and mechanical properties of a cast Fe – B – Ti alloy containing 2.0 wt.% of boron and 1.0 wt.% of titanium were investigated. No clear influence on microstructure has been observed unless the quenching temperature is above 900 °C. As the quenching temperature exceeds 950 °C, most of the boride networks are broken and a large quantity of irregular borides appears. When the quenching temperature reaches 1050 °C, the networks disappear completely. The mechanical properties of the cast Fe – B – Ti alloy begin to improve when the quenching temperature increases. The hardness, impact toughness and bend strength have no obvious change when the quenching temperature exceeds 1000 °C. The cast Fe – B – Ti alloy quenching at 1000 °C has excellent comprehensive mechanical properties, its hardness, bend strength and impact toughness are 58.3 HRC, 2.39 GPa, 17.5 J cm−2 respectively.
The effect of bismuth segregation on the faceting of Σ3 and Σ9 coincidence boundaries in copper bicrystals
Authors: Straumal Boris B. , Polyakov Sergei A. , Chang Li-Shin , Mittemeijer Eric J.
Published: December 2013

The faceting of a cylindric tilt grain boundary (GB) in Cu and Cu-160 ppm Bi bicrystals was studied. The crystal lattices of both grains form a superlattice called a coincidence site lattice (CSL) with an inverse density of coincidence sites relating to the density of lattice sites Σ = 3 and Σ = 9. The Σ3 and Σ9 <110> tilt GBs became faceted upon annealing at 0.95 Tm. The ratio of GB energy σGB and surface energy σsur of the specimen was measured, applying atomic force microscopy, from the profile of the GB thermal groove formed upon additional annealing. The 160 ppm Bi concentration in the Bi-containing bicrystal is between GB and bulk solidus lines in the Cu – Bi phase diagram. In this concentration region GBs contain a multilayer Bi-rich film which is supposed to be liquid-like. Wulff – Herring diagrams were constructed using the measured σGB/σsur values, revealing stable and metastable GB facets.
Measurements of Secondary Phases Content in a 22Cr 5Ni Duplex Stainless Steel
Authors: Calliari I. , Magrini M. , Ramous E.
Published: December 2013

A duplex stainless steel (DSS) containing nominally 22Cr, 5Ni, 3.2Mo and 1.5Mn has been investigated for secondary phases precipitation, after ageing at 780, 850 and 900°C. Selective etching with different reagents, OM and SEM-BSE have been used to quantify ferrite, austenite and secondary phases. A critical discussion of different metallographic techniques (use of OM and/or SEM-BSE) applied to measure intermetallic content is presented, including an attempt to distinguish chi and sigma. The chemical composition of the phases has been determined by means of EDS, the effects on mechanical properties have been studied with a hardness test. The hardness increases with holding time for all temperatures. The rate of secondary phases increases with the holding time. The 850°C treatment is the most effective for increasing hardness and secondary phase precipitation.

The SEM-BSE method seems to be more reliable than OM for measuring the secondary phase contents and for identifying chi and sigma.
Einfluss der Lagenanzahl auf die Kerbschlagarbeit bei Lagen- bzw. Schweissdamast
Authors: Zgraggen Markus , Trüllinger Samuel
Published: December 2013

Kurzfassung

Es wurden Lagendamastrohlinge durch klassisches Feuerschweissen mit rechnerisch 13, 73, 145 und 973 Lagen hergestellt, um den Einfluss der Lagenanzahl auf die Kerbschlagzähigkeit abzuklären.

Untersucht wurden die Kerbschlagarbeit an ISOV Proben bei Raumtemperatur, das Gefüge und die fraktographische Ausbildung der Bruchflächen. Die Kohlenstoffdiffusion zwischen den Lagen und der herstellungsbedingte Kohlenstoffverlust wurden analysiert. Es konnte eine eindeutige Tendenz zu höheren Kerbschlagzähigkeitswerten bei zunehmender Lagenanzahl nachgewiesen werden.
Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und Bruchzähigkeit von mikrolegierten (API 5L X65)-Stählen
Authors: Tas Zakir , Sönmez Nisan
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Zusammenhänge zwischen der Mikrostruktur und den bruchmechanischen Eigenschaften zu untersuchen. Zur Charakterisierung der bruchmechanischen Eigenschaften wurde das J-Integral Konzept angewendet.

Hierbei wurden die mikrolegierten Stähle vom Typ X65/API-5L behandelt. Die einzelnen Mikrostrukturen wurden mit Hilfe von Lichtmikroskop (LM) und Rasterelektronenmikroskop (REM) teils qualitativ, teils quantitativ charakterisiert. Die Untersuchung der Größe und Verteilung der nichtmetallischen Einschlüsse und Ausscheidungen wurde mit Hilfe von REM und teilweise mit LM durchgeführt.

Zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften wurden Zugversuche sowie Kerbschlagbiegeversuche durchgeführt. Die bruchmechanischen Untersuchungen wurden an Dreipunktbiegeproben bei Raumtemperatur durchgeführt. Zur Ermittlung der Risswiderstandskurven wurde die Mehrprobenmethode verwendet.
The Investigation of the Electrolytic Etching Parameters for a Gold Alloy
Authors: Ünlü Necip
Published: December 2013

Goldsmith has been practiced since as early as 4000 BC but the microstructure examination of precious metals is still an enigma to many metallographers. The precious metal industry, historically secretive, was slow to share technology. In this study, the effects of the electrolytic etching reagents and etching parameters on microstructure for a gold alloy with composition of 91.60 Au – 7.44 Cu – 0.63 Ag – 0.21 Zn – 0.12 Ni (in wt. %) has been investigated. The determination of the optimum etching conditions has been performed using an etching reagent of 32 % HCl.
Microstructural Characterisation of Inconel 718 Gas Tungsten Arc Welds
Authors: Ram G.D. Janaki , Reddy A.Venugopal , Rao K. Prasad , Reddy G. Madhusudhan
Published: December 2013

The presence of Nb-rich, brittle, intermetallic Laves phase in Inconel 718 weld fusion zones is detrimental to weld mechanical properties. In the current work, autogenous bead-on-plate gas tungsten-arc welds were deposited in 2 mm thick IN 718 sheets. The welds were subjected to the following heat treatments: i) direct aging, ii) solution treatment at 980°C followed by aging, and iii) solution treatment at 1080°C followed by aging. Detailed microstructural characterisation was carried out using optical, scanning electron and transmission electron microscopes and electron probe microanalysis. The microstructural features in as-welded and post-weld heat treated conditions are discussed. The results show that post-weld heat treatments alone cannot provide satisfactory solution to the Laves problem in Inconel 718 gas tungsten-arc welds.
Analysis of Periodical Structures Produced by Laser Interference Structuring Using Energy Dispersive X-ray Spectrometry
Authors: Lasagni A. , Mücklich F.
Published: December 2013

Laser Interference Metallurgy is a newly developed method which permits the creation of periodic patterns with a well defined long-range order on metallic surfaces. By means of interfering laser beams with sufficient high pulse power a direct structuring on the scale of microns with well known metallurgical effects such as melting, recrystallization, quenching, recovery, defect or phase formation can be obtained. In this work Energy Dispersive X-ray Spectroscopy is used to study the constitutive elements of the films at different irradiated zones. The obtained scans are compared with cross-sectional analyses by Focused Ion Beam giving important information for the interpretation of the layer structure.
Prähistorische feuerfeste Werkstoffe und ihre Weiterentwicklung in keltischer und römischer Zeit
Authors: Telle Rainer , Thönnißen Martina
Published: December 2013

Kurzfassung

Mit Hilfe naturwissenschaftlicher Untersuchungsmethoden können archäologische Befunde bezüglich ihrer Einbettung in ihren historisch-technischen Kontext besser beurteilt werden. Am Beispiel dreier feuerfester Werkstoffe aus dem Chalkolithikum Jordaniens (ca. 2500 v.Chr., Kupfermetallurgie), der Frühlathènezeit Schwabens (ca. 450 v.Chr., Bronzemetallurgie) und der römischen Messingverarbeitung am Niederrhein (ca. 27 n.Chr.) soll dies belegt werden. Waren keine feuerfesten Rohstoffe vorhanden wie in Jordanien, so entwickelten die Ofenbauer keramische Verbundwerkstoffe, um die erforderlichen hohen Temperaturen zu erzielen. Funde aus der Keltensiedlung Hochdorf/Ludwigsburg zeugen von der Verwendung von Engoben und sachgemäß ausgesuchter Rohstoffe; die Tiegelfunde von Neuss/Rheinland beweisen sehr differenzierte keramische Kenntnisse bezüglich Rohstoffauswahl und Herstellungsmethoden. Thermodynamische Berechnungen auf der Basis der quantitativen Gefügeuntersuchungen erlauben Aussagen über Anwendungstemperaturen und metallurgische Prozesse. Voraussetzungen für solche Studien sind natürlich artefaktfreie Präparation und Gefügeanalytik auf allen makro- und mikroskopischen Ebenen.
Bildanalytische Schichtdickenbestimmung an Al-Diffusionsbeschichtungen
Authors: Berghof-Hasselbächer E. , Rohr V. , Nicolas E. , Schütze M.
Published: December 2013

Kurzfassung

Im Rahmen des Europäischen Gemeinschaftsprojektes SUNASPO [1] werden Pulverpack-Schichten auf Al-Basis entwickelt, die u. a. auf dem ferritisch-martensitischen 9 % Chromstahl P91 appliziert werden können. Auf diese Weise soll eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit von Dampferzeugern erreicht werden, die mit aggressiven Brennstoffen befeuert werden. Der Korrosionsschutz basiert dabei auf der Bildung einer dünnen, dauerhaft stabilen Aluminiumoxidschicht.

Die vorliegende Arbeit zeigt ein Verfahren der automatisierten bildanalytischen Schichtdickenmessung einer Aluminiumbeschichtung mit variierenden Prozessparametern auf dem Werkstoff P91, dessen Oberfläche vor dem Packprozess zudem mit verschiedenen Verfahren bearbeitet wurde. Im Rahmen der Arbeit wurde ein Maß für die Regelmäßigkeit der Schichtdicke entwickelt und als Auswahlkriterium für optimale Herstellbedingungen herangezogen.
Abklärung des Korrosionsmechanismus mittels metallographischer und fraktographischer Methoden an gewalzten AlZnMgCu1.5 Blechen
Authors: Winkler Rolf , Faller Markus , Zgraggen Markus
Published: December 2013

Kurzfassung

Bei hochfesten Aluminiumlegierungen können je nach Werkstoffzustand und/oder Umgebungsbedingungen verschiedene Korrosionsmechanismen zum Versagen von Bauteilen führen. Dies sind Schichtkorrosion, interkristalline Korrosion sowie Spannungsrisskorrosion. Bei Schadensfällen ist die Abklärung der Korrosionsart zur Prävention wichtig. In vielen Fällen ist es daher erforderlich, alle Ergebnisse verschiedener Untersuchungsmethoden in die Interpretation der Ergebnisse einfliessen zu lassen. Im vorliegenden Fall wird von einem Korrosionsschaden an einem Walzblech aus der Al-Legierung 7075 (Zustand T6) berichtet. Der Verdacht, dass das Aufblättern der Bleche durch Schichtkorrosion verursacht wurde, konnte metallographisch nicht bestätigt werden. Der Korrosionsangriff erfolgte entlang der Korngrenzen. Durch mikrofraktographische Untersuchungen an der Rissspitze konnte am Rasterelektronemikroskop interkristalline Korrosion ebenfalls ausgeschlossen werden. Erst durch die Verknüpfung von metallographischen und fraktographischen Untersuchungsmethoden konnte als Schadensmechanismus die Spannungsrisskorrosion eindeutig bestimmt werden.
Temperatur- und zeitabhängiges Ausscheidungsverhalten der Magnesium-Druckgusslegierung AZ91
Authors: Regener Doris , Dietze Gabriele
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Magnesium-Druckgusslegierung AZ91 wird im druckgegossenen Ausgangszustand und nach einer Langzeitglühung bis max. 1000 h zwischen 80 °C und 200 °C in Bezug auf Gefüge- und Härteänderungen untersucht.

Das Ausgangsgefüge enthält aufgrund der erhöhten Abkühlgeschwindigkeit beim Druckgießen neben den α-Magnesiummischkristallen teilweise entartetes Eutektikum aus α-Mischkristallen und kompakter β-Phase Mg17Al12. Nach der Langzeitglühung wird vor allem im Al-reichen eutektischen α-Mischkristall diskontinuierlich und kontinuierlich ausgeschiedene β-Phase festgestellt. Die höchste Ausscheidungsdichte tritt nach 1000 h bei der Glühtemperatur von 150 °C ein. Diese ist mit dem höchsten Härteanstieg verbunden.
Ätztechniken für die Phasencharakterisierung von niedriglegierten Dual-Phasen- und TRIP-Stählen
Authors: Angeli Johann , Füreder Elisabeth , Panholzer Mario , Kneissl Albert C.
Published: December 2013

Kurzfassung

Dual-Phasen- und TRIP-Stähle bilden eine neue Generation von hochfesten Stählen mit einer überlegenen Kombination von Festigkeit und Duktilität. Damit kann Stahl vor allem seine Position in der Automobilindustrie als Konstruktionswerkstoff für den Leichtbau weiter ausbauen. Ähnlich dem Prinzip von Verbundwerkstoffen bestimmen Menge und Anordnung von harten Zweitphasen wie Martensit, Bainit und Restaustenit das Eigenschaftsprofil dieser Mehrphasenstähle.

Über Modellüberlegungen zum selektiven Ätzabtrag und zur Kontrastierung durch Farbniederschlagsätzungen, sowie über die Überprüfung dieser Modelle anhand der Anwendung unterschiedlicher Ätzmittel wird ein Beitrag zum Verständnis der Ätztechnik und damit zur korrekten Interpretation des Gefügeaufbaues von DP- und TRIP-Stählen geleistet.
Oxide-Scale and α-Casing Characterization in Ti6Al4V Alloy Oxidised in Oxygen Gas
Authors: Mungole M. N. , Surender M. , Bhargava S.
Published: December 2013

Characterization of oxide scale and α-casing in Ti6Al4V titanium alloy oxidized at 1050, 1150, 1250 and 1340 K for 2, 4, 6, 8 and 12 h in a dynamic oxygen gas atmosphere has been analyzed. The oxide scale exhibited a spalling tendency. Its thickness systematically increased with the temperature and the duration of the oxidation. At a later stage the scale exhibited a catastrophic growth due to the increased porosity. The oxygen stabilized α-phase and its volume fraction as well as its hardness decreased with the distance in the metal matrix (α-casing). Estimated oxygen diffusion coefficients based on the hardness profiles across α-casing were 7.0 × 10−14, 8.5 × 10−14, and 1.2 × 10−13, 1.8 × 10−13 m2/s at 1050, 1150, 1250, and 1340 K, respectively. Similarly, the overall activation energy for diffusion of oxygen in the alloy was 105 kJ mol−1. EDS analysis across α-casing in the internal oxidation zone revealed sharp concentration wells for Ti and Al. Titanium concentration decreased and that of aluminum increased in these wells.
The Effect of the Process Temperature on the Bondability in Transient Liquid Phase (tlp) Diffusion Bonding of AISI 430 Ferritic Stainless Steel with Nodular (Spheroid) Cast Iron Using a Copper Interlayer
Authors: Ozan Sermin , Taskin Mustafa , Kolukisa Sedat
Published: December 2013

The effect of the process temperature on the bondability in the transient liquid phase (tlp) was studied. The diffusion bonding of AISI 430 with nodular cast iron using a copper interlayer was investigated experimentally under a protective atmosphere at various temperatures and at a defined constant blow pressure which would cause macro deformation. Microstructure examinations were carried out with the help of optical microscopy, SEM and EDS. Hardness values were measured by HV scale under a load of 150 g. At the bond interface, decarburized and dechromised regions were observed on the ductile cast iron side and stainless steel side respectively. Best mechanical and metallurgical properties were observed for the specimen bonded at 1100°C for 20 min. As a function of an elevation of the process temperature, an increase in the amount of graphite atoms that migrated toward the interface and a reduction at the nodular graphite diameters was noticed.
Moderne TEM-Untersuchungen am Beispiel mikrolegierter Stähle
Authors: Weirich Thomas E. , Mayer Joachim , Hulka Klaus
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Eigenschaften niedriglegierter Stähle können innerhalb gewisser Grenzen durch kontrollierte Ausscheidung ultrafeiner Sekundärphasen gezielt beeinflusst werden. Die Charakterisierung von Ausscheidungen hinsichtlich ihrer Größe, Verteilung, Kristallstruktur und chemischer Zusammensetzung ist daher von großer Bedeutung, nicht zuletzt auch im Rahmen der Entwicklung von neuen Stahlsorten. Aufgrund der hierfür geforderten hohen Ortsauflösung ist die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) bereits seit längerem als Standardmethode in diesem Bereich etabliert [1]. Eine wesentliche Erweiterung des bislang zur Verfügung stehenden Methodenspektrums hat sich in den letzten Jahren durch die zunehmende Verbreitung einer neuen Generation von Transmissionselektronenmikroskopen, die mit Energiefiltern und Ordnungszahl-(Z)-Kontrastdetektoren ausgerüstet sind, ergeben. Die physikalischen Grundlagen der genannten Verfahren und ihr Einsatz im Rahmen der Analyse von Ausscheidungen in Stählen wird im vorliegenden Beitrag beschrieben.
Mechanical Properties Characterization of an HR Multiphase Steel Microalloyed with Mo-Nb-Ti and B, Subjected to Variable Annealing Cycles
Authors: Asensio-Lozano J. , Panta-Mesones J.T. , Coto-González R.
Published: December 2013

In the present study, the response to different heat treatments of ferritic-bainitic-martensitic steel processed in a hot strip mill has been investigated. The resulting microstructure is analyzed by means of optical microscopy (LOM and SEM) and characterized by quantitative metallographic techniques. Comprehensive tensile testing in both the longitudinal and transverse direction was carried out, and the provisional results indicate that high tempering treatments increase the yield point phenomenon in the subcritical region while the yield stress increases. The mechanical properties of the studied steel are discussed in relation to the different thermal cycles performed in the laboratory.
Die Untersuchung des Reibungs- und Verschleißverhaltens einiger Dichtungsmaterialien
Authors: Tas Zakir , Celik Cemal , Polat Aytekin
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Kolbenstangendichtungen sind einer hohen Belastung bezüglich z. B. Anpresskraft, Geschwindigkeit, Temperatur ausgesetzt. Daher werden an ihre Dichtelemente hohe Anforderungen im Bezug auf u. a. Festigkeit, Verschleißfestigkeit sowie Reibung gestellt.

Die Anforderungen zielen neben guten tribologischen Eigenschaften auch auf eine hohe Lebensdauer der eingesetzten Werkstoffe ab. Kunststoffe (Polymere) mit Zusatzstoffen stehen dabei als geeignete Werkstoffe (Dichtelemente) zur Verfügung, zeigen jedoch je nach Einsatzbedingungen ein unterschiedliches tribologisches Verhalten.

Ziel dieser Arbeit ist das tribologische Verhalten der Materialpaarung Kunststoff/Stahl bezüglich Reibzahl und Verschleiß in Abhängigkeit von der Temperatur, Gleitgeschwindigkeit, Flächenpressung und Schmierungszustand im Gleitkontakt zu untersuchen. Als Materialpaarungen wurden die Werkstoffe FOF 307, FOF 315, POF 554 und POF 560 eingesetzt. Ein Stift-Scheibe-Tribometer, das speziell für solche Untersuchungen entwickelt worden ist, stand als Versuchseinrichtung zur Verfügung. Es wurden zunächst die Größen die Längenabnahme, das Drehmoment sowie die Temperatur des Prüfkörpers gemessen. Dann wurden die Kenngrößen wie Reibzahl, Verschleißvolumen, Verschleißkoeffizient, Gleitgeschwindigkeit ermittelt. Nach den Versuchen wurden die Prüfkörperoberflächen mit Hilfe von REM untersucht.
Ionenstrahlpräparation — ein treffliches Werkzeug zur Charakterisierung der Zwischenprodukte des schmelz-pulvermetallurgischen Aluminiumschäumverfahrens
Authors: Höhn Sören , Obenaus Peter , Hohlfeld Jörg , Lies Carsten
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Ziel der Untersuchungen bestand in der Erarbeitung grundlegender Erkenntnisse über mikrostrukturelle Veränderungen im technologischen Prozessablauf der Metallschaumherstellung nach dem schmelz-pulvermetal-lurgischen Verfahren. Dazu war eine exakte Gefügecharakterisierung in allen technologischen Stufen notwendig. Übliche metallografische Präparationen waren wegen der leicht flüchtigen Komponenten der Treibmittel sowie der locker gepressten Pulver mit entgegengesetzten Eigenschaften nicht realisierbar. Mit dieser Arbeit wurden Möglichkeiten der Ionenstrahlpräparation erarbeitet, mit denen die Gefüge und insbesondere das Treibmittel in allen technologischen Stufen (Pulvermischung, Blöcke, Stränge, Metallschaum) exakt dargestellt werden konnten.
Metallurgical Investigation of Defects in Super Alloy 718 Mill Forms Intended for Aerongine Applications
Authors: Krishna V. Gopala , Janakiram G.D. , Murty C.H.V.S. , Srinivas M. , Reddy A. Venugopal
Published: December 2013

Super alloy 718 finds extensive utilization, particularly in aero engine industry, due to its excellent strength, low cycle fatigue and creep resistance. The alloy was manufactured using vacuum induction melting followed by vacuum arc remelting techniques. The electrodes, after thermo-mechanical processing to hot rolled square bar and flat forms, were ultrasonically inspected prior to machining of aeroengine compressor blades. During machining, crack-like defects were noticed. Visual / Stereo microscopic examination revealed that the defect was along the length of airfoil and was located at mid airfoil width. The defects were filled with dark gray colored debris. Fractographic examination of the crack facets revealed flaky gray region containing number of cracks and bright region with dimpled rupture features covered with debris. Analysis of the debris indicated the presence of oxygen in addition to the elements present in the material, suggesting that the debris is essentially an oxide. These features were correlated with processing histories and defect morphologies.
Effect of Recasting Procedure upon Corrosion Behavior and Metallic Ion Release of Co-Cr-Mo Dental Alloy in Physiological Serum
Authors: de Jesus Silva José Wilson , Baldissera Silmara Cristina , de Felipe Hamilton , Codaro Eduardo Norberto
Published: December 2013

Recasting process influence upon corrosion behavior of Co-Cr-Mo dental alloy in simulated physiological serum has been investigated using chemical and electrochemical techniques. Recast Co-Cr-Mo alloy by induction (IND) or by blowtorch (FLAME) has exhibited similar dendritic structures. Both IND and FLAME alloys have presented good corrosion resistance in physiological serum. Passivation process provides this corrosion resistance. Codissolution makes this process difficult. Passive films, formed on these alloys, have been analyzed as a dual layer consisting of an inner barrier and an outer porous layer. Passive film protective characteristics are higher in FLAME than in IND alloy. On this last alloy, the passive film is more porous due to a higher Codissolution.
The Effect of Welding Speed on the Laser Welding of AISI 430 Ferritic Stainless—AISI 1010 Low-Carbon Steel
Authors: Taskin Mustafa , Caligulu Ugur , Kolukisa Sedat
Published: December 2013

In this study, the effect of welding speed on the laser welding of AISI 430 ferritic stainless steel with AISI 1010 low-carbon steels was investigated. Laser welding experiments, were carried out under argon atmosphere, 2000 W constant welding power and 100, 200, 300 cm/min welding speeds. The microstructures of the welded joints were examined by optical microscopy and SEM analysis. The tensile strength of the welded joints was measured. The result of all observations, tests and measurements indicated that the best properties were observed at the specimens welded at 100 cm/min welding speed.
A Comparison of Grain Quantitative Evaluation Performed with Standard Method of Imaging with Light Microscopy and EBSD Analysis
Authors: Szczotok Agnieszka , Sozańnska Maria
Published: December 2013

The purpose of the research was to illustrate a reconstruction of grains in case of selected cross-section of a precision cast turbine blade made of MAR M247 polycrystalline nickel-base superalloy using electron backscatter diffraction (EBSD) in the scanning electron microscope (SEM) and standard methods of quantitative metallography using imaging with light microscopy. The results of measurement of the grains performed using both methods were compared with each other with the help of a statistical test.
A Parametric Study of Electron Backscatter Diffraction based Grain Size Measurements
Authors: Wright Stuart I.
Published: December 2013

Polycrystalline microstructures can be well imaged using maps reconstructed from orientation data collected by electron backscatter diffraction (EBSD) in the scanning electron microscope (SEM). These maps are very helpful for delineating grain boundaries in such microstructures and are thus well suited for grain size analysis. However, for these analyses to be as accurate as possible it is important to understand the effect of various parameters relevant to grain size measurements via EBSD in order to achieve accurate estimations of grain size. In particular, this work addresses the sensitivity of the grain tolerance angle and minimum number of measurement points per grain to the end results as well as considers other relevant parameters. Guidelines are proposed for making appropriate value selections for these parameters.
Metallographische Untersuchungen der Mikrostrukturen von technischen TiAl-Legierungen
Authors: Berghof-Hasselbächer Ellen , Diliberto Sébastien , Gawenda Peter , Masset Patrick J. , Schmidt Gerald , Schütze Michael
Published: December 2013

Kurzfassung

Auf Grund ihrer guten mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen und ihrer geringen Dichte besitzen Legierungen auf der Basis der intermetallischen TiAl-Phase ein hohes Potential in einer Reihe industrieller Anwendungen. Mit einer Dichte von rund 4 g/cm3 sind Bauteile aus TiAl-Legierungen etwa um die Hälfte leichter als diejenigen aus aktuell verwendeten hochtemperaturbeständigen Werkstoffen (Nickelbasislegierungen oder Stähle). Abhängig von Zusammensetzung und Herstellungsprozess können unterschiedliche Mikrostrukturen entwickelt werden. Die Gefüge von verschiedenen Ti- und TiAl-Legierungen (α-Ti, α2-Ti3Al, orthorhombisches Ti2AlNb und γ-TiAl) wurden metallographisch untersucht, wobei verschiedene Ätzmittel zur Anwendung kamen. Zusätzlich wurden die Legierungen mit anderen analytischen Verfahren (Rasterelektronenmikroskopie, Elektronenstrahlmikroanalyse, Röntgendiffraktometrie) charakterisiert.
Focused Ion Beam (FIB)-basierte Zielpräparation an Transistoren der 70 nm-Generation zur Elektronenholographie
Authors: Mühle Uwe , Sickmann Jan , Hillmann Lutz
Published: December 2013

Kurzfassung

Bei der Präparation von holographiefähigen TEM-Proben müssen Voraussetzungen beachtet werden, die über die konventionelle TEM-Präparation hinausgehen und deren Realisierung mit der Verkleinerung der Zielobjekte immer schwieriger wird. Es werden zwei Varianten einer neuen Anordnung für die FIB-basierte Zielpräparation von Einzeltransistoren aktueller Strukturbreiten in der Mikroelektronik vorgestellt. Die Ergebnisse der holographischen Untersuchungen bestätigen die Anwendbarkeit der Präparationsroute.
Thermoschock — Interpretation von makroskopischen Bruchmerkmalen
Authors: Pulz Robert , Rehmer Birgit , Skrotzki Birgit
Published: December 2013

Kurzfassung

Der vorliegende Beitrag beschreibt typische Bruchmuster, die an SSiC Proben nach Thermoschockexperimenten beobachtet wurden und korreliert diese qualitativ mit der aufgebrachten Belastung. Der Thermoschock wird durch eine schnelle, in der Probenmitte beginnende spiralförmige Aufheizung dünner Scheiben mit Laserstrahlung realisiert. Durch diese Versuchsführung wandert ein zunehmender Temperaturgradient von der Mitte beginnend in radialer Richtung durch die Probe. Dieser Temperaturgradient ist für die Ausbildung von Druckspannungen im Probeninneren und Zugspannungen im kalten Randbereich der Probe verantwortlich. Beim Erreichen einer kritischen, versagensrelevanten Spannung tritt Probenbruch auf. Dabei wird die bis zu diesem Zeitpunkt in der Probe gespeicherte elastische Energie teilweise in die Schaffung von Rissoberflächen umgewandelt. Der Zusammenhang zwischen gespeicherter elastischer Energie und Bruchmuster wird dargestellt.
Klassische Ätztechniken und ihre Anwendungen für die quantitative Phasenbestimmung an einem modernen, höherfesten Stahl
Authors: Füreder Elisabeth , Voit Christina , Pühringer Jürgen , Pohl Michael
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Charakterisierung moderner, höherfester Stähle stellt die klassische Metallographie heutzutage vor große Herausforderungen. Einerseits ätztechnisch, da mehrere Phasen gleichzeitig auftreten, andererseits auch auflösungstechnisch, da die Korngrößen im Bereich weniger μm liegen. Dieser Artikel soll zeigen, wie es trotz dieser erschwerten Voraussetzungen immer noch möglich ist, mit klassischer Ätztechnik und lichtmikroskopischen Aufnahmen quantitative Gefügebewertungen durchzuführen. Die klassischen Ätztechniken nach Beraha und LePera, die bereits seit Jahrzehnten für die Kontrastierung konventioneller Stähle im Einsatz sind, werden für die qualitative und quantitative Bewertung herangezogen und ihre Ergebnisse verglichen. Zur Überprüfung der Ergebnisse werden rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen herangezogen.
3D Microstructural Study of AlSi8Mg5 Alloy by FIB-Tomography
Authors: Lasagni Fernando , Lasagni Andrés , Holzapfel Christian , Engstler Michael , Mücklich Frank
Published: December 2013

In the present work, a foundry AlSi8Mg5 alloy is investigated by FIB-Tomography in the as-cast condition and after semi-solid heat treatment. The different microstrutural features are characterized quantitatively using morphological shape factors. The 3D-shape of Mg2Si Chinese script as well as Si and impurity Fe containing phases are revealed in high detail. A comparative study with respect to 2D structures is presented as well.
Friction Welding of Titanium to 304L Stainless Steel Using Interlayers
Authors: Ashfaq M. , Rao K. Prasad , Rafi H. Khalid , Murty B.S. , Dey H.C. , Bhaduri A.K.
Published: December 2013

Friction welding of commercially pure titanium to austenitic stainless steel (AISI 304L SS) using intermediate layers was studied. The interlayers used were commercially pure nickel, tantalum and vanadium in the form of thin foils. The interlayers were aimed at avoiding direct contact between the base materials which may otherwise lead to formation of mainly Ti-Fe intermetallic phases at the interface which may seriously affect the weld properties. Interlayer foils were used individually and in combination (nickeltantalum and nickel-vanadium) suitably called in the present work as single and double interlayer joint systems respectively. Same interlayer behaved differently with respect to extrudability in these two systems. All the joints showed moderate strengths in tensile test. However, joints with single interlayer exhibited poor bend ductility, and double interlayers improved it to about 40°. Microhardness studies revealed a peak in nickel single interlayer system alone, confirming presence of hard phases at the interface.
Intermetallische γ-Titanaluminid-Basislegierungen aus metallographischer Sicht – eine Fortsetzung
Authors: Clemens Helmut , Mayer Svea
Published: December 2013

Kurzfassung

Der vorliegende Artikel versteht sich als Fortsetzung des Beitrages “Intermetallische γ-Titanaluminide aus metallographischer Sicht” von H. Clemens und F. Jeglitsch in Prakt. Metallogr. 37 (2000) 194-217. Dieser zweite Teil enthält neben der Motivation zur Entwicklung dieser Werkstoffklasse Angaben zu Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten. Überdies wird die Zusammensetzung moderner mehrphasiger Legierungen beschrieben und auf ihre Verarbeitung eingegangen. In diesem Zusammenhang wird die Entwicklungsstrategie der derzeit aktuellen γ-TiAl-Basislegierungen vorgestellt. In der Folge wird die Mikro- und Nanostruktur nach Herstellung, Verarbeitung und mehrstufiger Wärmebehandlung erörtert. Zu jedem dieser Punkte werden Fallbeispiele aus metallographischen Untersuchungen gezeigt, die unter Verwendung metallkundlicher und metallphysikalischer Ansätze interpretiert werden.
EBSD und STEM an hochgradig plastisch verformten Aluminiumlegierungen
Authors: Dietrich Dagmar , Berek Harry , Schulze Anne , Scharf Ingolf , Lampke Thomas
Published: December 2013

After aluminum alloys undergo severe plastic deformation there is an interest in what grain refining is obtained and is determined from the orientation data detected from backscatter electron diffraction in lateral resolution. The quality of backscatter diffraction depends on the fraction of successful indexings, which presupposes an appropriate preparation of the surface. Vibration polishing results in a matrix nearly free of deformation and excellent levelling of the precipitates whereas relief formation (often occurring in oxide polishing) and dissolution (often occurring in electro-polishing) of those phases will reduce the band contrast and indexing quality. The results thus obtained from backscatter electron diffraction are backed by scanning electron microscopy images in transmission.
Mikroskopische Methoden zur Charakterisierung modifizierter Polymerwerkstoffe
Authors: Radusch H.-J. , Androsch R. , Ilisch S.
Published: December 2013

Kurzfassung

Mikroskopische Methoden auf unterschiedlichen Längenskalen sind ein unverzichtbares Werkzeug zur Charakterisierung der übermolekularen Struktur bzw. Phasenmorphologie polymerer Werkstoffe. Insbesondere für modifizierte Polymerwerkstoffe liefern sie eine Vielzahl von Informationen über den Einfluss von Modifizierungskomponenten, wie Füllstoffe, Additive oder polymere Mischungskomponenten in Polymercomposites und -blends auf den übermolekularen Aufbau, die Komponentenwechselwirkungen, Größe und Verteilung disperser Teilchen sowie den Einfluss der technologischen Bedingungen bei der Generierung bzw. Verarbeitung von Blends und Composites und insbesondere auch teilkristallinen Polymerwerkstoffen. Aktuell kommt dabei den polymeren Nanocomposites eine große Bedeutung zu, da diese Gegenstand umfangreicher Forschungsarbeiten für alle Polymerwerkstoffgruppen sind. An ausgewählten Beispielen, d.h. für teilkristalline nanostrukturierte Thermoplaste, gefüllte Elastomere und Nanopartikel modifizierte thermoplastische und elastomere heterogene Polymerblends, wird die Leistungsfähigkeit verschiedener mikroskopischer Methoden demonstriert.
Macroscopy and Correlation with Mechanical Data of Impact Failed Partially Bonded Glass/Epoxy Two-Layered Pieces
Authors: Kishore  , Suresh Kumar M.
Published: December 2013

Two flat glass/epoxy test pieces were adhesively bonded to varying degree along the common width face starting from either ends to yield a set of samples i.e., sparsely bonded, moderately bonded and fully bonded ones. The samples thus prepared were subjected to low velocity impacts. Impact data show total energy and peak load registering low values for the sparsely bonded case and the value increasing as the bond area increases. Further, the stiffness parameter also showed a gradual increasing value with an enhancement in the level of interfacially introduced bond area. However, as regards the deflection, a discernible trend reversal was noticed in that it was high for the sparsely bonded case and low for fully bonded ones. Fractographic analysis showed that fully bonded ones displayed the through thickness crack propagation, tensile outward fiber failure and protrusion feature on one face while the sparsely bonded ones displayed debonding of the end region, a split and a wide opening of one of the two debonded end region with hardly any tensile outward fiber fracture features. Moderately bonded, on the other hand, showed hybrid characteristics encompassing both the outward protrusions of fibers on the tension side as well as the debonding, a feature also corroborated by the scanning electron microscopic (SEM) observations. These fracture features were analyzed and an effort made to correlate them with the impact test data.
Friction Welding of Intermetallic Titanium Aluminides: Microstructural Evolution and Mechanical Properties
Authors: Mayer S. , Appel L. , Cramer H. , Clemens H.
Published: December 2013

Intermetallic titanium aluminides have the potential to replace currently used nickel-based superalloys in high temperature applications in the medium term owing to their attractive properties profile. They will mainly be used for aircraft and automobile engines. The production of individual components of aircraft or automobile engines requires an easily applicable and reliable joining technology in order to produce complex component structures as a consequence of costs incurred for machining them from solid. Friction welding plays a key role when it comes to an economical use of titanium aluminide materials in lightweight constructions and high temperature applications. The present work describes this pressure welding technique using an extruded γ-TiAl-based alloy Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B (at%). It compares and discusses the microstructural evolution and mechanical properties of joints of the same kind.
A Three-Dimensional Microstructure Preparation Using Metallographic In-Depth Microsections
Authors: Siegle Christel , Christian Ursula , Jost Norbert , Kött Simon
Published: December 2013

Efficient simulation techniques are conceived, amongst other things, for the modelling and visualization of microstructure configurations of materials and structural components in production processes, within a joint research project in which the Karlsruhe, Aalen, and Pforzheim Universities were involved. To this end, it is firstly necessary to determine the structure in all of the three spatial directions (three dimensions) which then will help to establish mathematical simulation algorithms. In the further course of the project, it is also understood that the simulation results are checked up and verified again and again by the respective real structures. These activities indispensably presuppose a precise localization of the structure on several planes and a definition as to what is realized via so-called in-depth microsections. This makes it necessary to develop and optimize techniques both for the exact maintenance of an x-y local constancy and absolutely accurate depth determination (z coordinate). For this purpose, the Pforzheim University formulated a simple metallographic process technology which is aimed at precisely localizing the structures at a well-defined material removal rate. It is on this basis that structural regions can now be detected on several planes at the same location and a sufficient collection of data can be created for the three-dimensional simulations of polycrystalline grain structures.
Production and Metallographic Examination of Precipitable Cu–Mg Alloys
Authors: Zilly A. , Christian U. , Kött S. , Nobiling D. , Jost N.
Published: December 2013

Low alloy copper-based alloys are mainly used as conductive material in the field of electrical engineering. However, given a good electrical conductivity, they are characterized by low mechanical strength. Due to a low alloy content of currently used copper-magnesium, alloys rank among not precipitable homogeneous solid solutions. As a consequence, increases in strength can only be realized by means of solid solution strengthening and strain hardening. Up to now, the possibility of precipitation hardening remains largely untapped. In order to examine this potential for optimization regarding higher strength and enhanced conductivity, samples with differing Mg contents are prepared and systematically heat treated. This research work has the long-term objective of leaving the laboratory scale in order to make precipitable copper-magnesium alloys applicable for industry.
3D Characterization of Thermal Fatigue Damage in Monofilament Reinforced Copper for Heat Sink Applications in Fusion Reactor Systems
Authors: Schöbel M. , Degischer H.P. , Brendel A. , Harrer B. , Di Michiel M.
Published: December 2013

Monofilament reinforced metals (MFRM) are developed as high temperature heat sink materials for fusion reactor applications. These composites combine the high thermal conductivity (TC) of a Cu matrix with low thermal expansion (CTE) of SiC or W filaments. The CTE mismatch between matrix and reinforcement lead to high micro stresses under operation conditions. Stress induced thermal fatigue damage such as interface delamination and fiber/matrix damage degrades the thermal properties of these composites. Different interface designs are developed for SiC as well as W filaments to improve bonding strength and increase the long term stability. Conventional as well as synchrotron tomography was applied on different MFRMs to characterize thermal fatigue damage and its propagation before, during and after thermal cycling.
New Ways of Revealing the Microstructures of SiC Materials
Authors: Sempf K. , Herrmann M. , Sydow U.
Published: December 2013

In order to understand the relationships which exist between the microstructures and mechanical properties of ceramic materials and to clarify their respective mechanisms of corrosion, a detailed picture of their microstructures is of particular importance. The examination of such structures using field emission scanning electron microscopy in combination with EDX analysis as well as the FIB technique are demonstrated on polished and electrochemically corroded LPS (liquid phase sintered SiC) and SSiC materials. The possibilities for revealing the diffusion zones in semi-conducting SiC grains are presented. These methods also help to explain the core-shell structures caused by electrochemical corrosion.
Influence of Heat Treatments on the Microstructure of a Multi-Phase Titanium Aluminide Alloy
Authors: Schwaighofer E. , Schloffer M. , Schmoelzer T. , Mayer S. , Lindemann J. , Guether V. , Klose J. , Clemens H.
Published: December 2013

Intermetallic titanium aluminides are employed in aircraft engines and automobile engines because of their low density and excellent high-temperature properties. Today's TiAl-based alloys are multi-phase alloys of a complex structure which mainly consist of γ-TiAl, α2-Ti3Al and low fractions of a βo-TiAl phase. An example of such an alloy is the so-called TNM alloy which exhibit a nominal composition of Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B (in at %). In this alloy, solidification takes place via the β-phase, with the consequence of a fine-grained and nearly segregation-free microstructure. In spite of that, the cast microstructure also contains coarser grains which can act as crack initiators at room temperature and will reduce the deformation capability during tensile tests. Within the framework of this paper, heat treatment studies were conducted on a cast and hot isostatically pressed material with the primary aim of a microstructural homogenization in order to reduce the crack-initiating microstructural components and, hence, increase its fracture elongation at room temperature. In further heat treatments, microstructures with balanced mechanical properties were adjusted.
Automated SEM/EDX Particle Analysis to Determinate Non-Metallic Inclusions in Steel Samples: Round Robin Tests Aiming at Studying the Comparability of Results from Different Measurement Systems
Authors: Reischl M. , Frank G. , Martinez C. , Aigner S. , Lederhaas B. , Michelic S.
Published: December 2013

The use of automated measurement methods which combine scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis in order to carry out quantitative particle analyses allows for an exact characterization of the level of purity in steel in the context of aiming at ensuring a high-quality final product as well as deepening the knowledge of different steps of production in the field of metallurgy. As there is still a lack of standardization when it comes to the examination method, deviations in measurement results are possible. These can lead to reproducibility problems and limited comparability.

Within the subcommittee for metallography of the ASMET a working group has been established in order to carry out a round robin test to clearly identify problems of these measurement methods and to propose and/or implement possible solutions. Four different laboratories participated in the round robin test, all of them using different measurement systems to characterize inclusions. These examinations resulted in the definition of measures to possibly standardize measurements (setting of equivalent measurement parameters, using a calibration standard for the setting of gray values). This led to reaching a good agreement of results when comparing the registered morphological and chemical values of all participants and it emphasized the great potential of the method to reach reproducible and generally usable data.
Metallographic Specimen Preparation for Electron Backscattered Diffraction Part II*
Authors: Vander Voort George F.
Published: December 2013

Although some publications have claimed that mechanical specimen preparation is inadequate for producing damage-free specimens for EBSD, this is certainly not true. Our methods have concentrated upon producing the best possible surfaces using an automated grinder-polisher with standard consumable products in a reasonable amount of time and at low cost. Furthermore, these methods are highly reproducible as demonstrated by extensive tests on many metals and alloys from aluminum to zirconium. Success depends first, and foremost, upon limiting cutting damage by using the proper blade and cutter. Next, commence grinding with the finest abrasive that will remove the cutting damage in a reasonable time and make all of the specimens in the holder co-planar. Polishing is done in counter rotation with a low holder rotational speed to keep the cloth as uniformly covered with abrasive and lubricant as possible. The grinding and polishing steps must keep the surface perfectly flat for best results. After the final polish, a general purpose etch can be applied, with the specimens in the holder, to evaluate the success of the preparation and determine what the structure is. Then, remove the etched surface by repeating the final step but with about half the required time. Preparation procedures are influenced by the crystal structure of the specimen. Face-centered cubic specimens will always exhibit more damage from each step than less ductile HCP and BCC metals and alloys.