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Eigenspannungen, Haftfestigkeit und Verschleißeigenschaften von gesputterten, amorphen Aluminiumoxidschichten
Authors: Roth Th. , Broszeit E. , Kloos K. H.
Published: June 2005

Mit Hilfe des reaktiven Hochfrequenz‐Magnetronkathodenzerstäubungsverfahrens wurden dünne Aluminiumoxidschichten auf Stahlsubstraten abgeschieden. Aufgrund der relativ niedrigen Substrattemperaturen (< etwa 250°C) zeigen die Schichten eine amorphe Röntgenstruktur.

Messungen der Schichteigenspannungen, die mittels der Biegestreifenmethode durchgeführt wurden, zeigten, daß sowohl von der Schichtdicke als auch von Beschichtungsdruck und ‐leistung starke Einflüsse auf den Eigenspannungszustand ausgehen.

Darüberhinaus konnten Abhängigkeiten zwischen Schichthaftungsverhalten und den inneren Spannungen der Schichten nachgewiesen werden.

Neben dem Ritztestversuch diente das Ablöseverhalten der Schichten im Kerbschlagbiegeversuch als Haftungskriterium. Die Ergebnisse beider Verfahren befinden sich in guter Übereinstimmung.

Einige der Schichten wurden ersten Verschleißuntersuchungen unterworfen. Die Schichten zeigten unter den gewählten Modellverschleißbedingungen ein gutes Verschleißverhalten.
Kriech‐ und Bruchverhalten warmfester Stähle in kennzeichnenden Fällen veränderlicher Zeitstandbeanspruchung
Authors: Kloos K. H. , Granacher J. , Kooy A.
Published: June 2005

Das Zeitstandverhalten unter rechteckzyklisch veränderter Beanspruchung wurde an 8 typischen warmfesten Stählen bis rd. 35 000 h Dauer untersucht. Die Ergebnisse werden mit der modifizierten Lebensdaueranteilregel beschrieben. Deren Kennwert, die relative Lebensdauer, wird auf ihre wesentlichen Abhängigkeiten überprüft. Zu ihrer Beschreibung werden Konzepte vorgestellt, die auf Auslegung und Überwachung von Bauteilen ausgerichtet sind.
Kriechrißfortschrittsverhalten des Stahles 28 CrMoNiV 49
Authors: Kloos K. H. , Granacher J. , Tscheuschner R.
Published: June 2005

Das Kriechrißeinleitungs‐ und Kriechrißfortschrittsverhalten des warmfesten Schmiedestahles 28 CrMoNiV 49 wird an drei unterschiedlich kerbzeitstandzähen Wärmebehandlungszuständen nach einem weiterentwickelten Verfahren des abgebrochenen Zeitstandversuchs bestimmt. Die bei 550°C und 600°C gemessenen, praxisnahe niederen Kriechrißgeschwindigkeiten lassen sich gut mit dem Kriechbruchmechanikparameter C* beschreiben, während der Spannungsintensitätsfaktor KIeine deutlich von Beanspruchung und Probengeometrie abhängige Beschreibung liefert. Die Kriechrißeinleitung läßt sich näherungsweise mit einem im Schrifttum vorgeschlagenen Zweikriteriendiagramm erfassen.
Werkstoffe für die direkte Nutzung der Sonnenstrahlung
Authors: Thomas L. K.
Published: June 2005

Es wird ein Überblick über die Werkstoffe gegeben, die für die thermische, elektrische und chemische Umwandlung der Sonnenstrahlung in Frage kommen, wobei die allen Umwandlungsarten gemeinsamen physikalischen Vorgänge besprochen werden. Die natürlichen und wirtschaftlichen Grenzen der verschiedenen Verfahren kommen zur Sprache.
Extension of embedded cracks by fatigue
Authors: Brückner‐Foit A. , Krause A. , Munz D.
Published: June 2005

The extension of embedded elliptical cracks by fatigue is predicted on the basis of the stress‐intensity factors given by Isida and Noguchi and the ASME‐Code. The calculation is performed until wall penetration and the further extension of the developed surface crack is considered.
Oxidation/degradation of MCrAlY Coatings
Authors: Lugscheider E. , Kvernes I.
Published: June 2005

One of the major reasons coatings are used in internal combustion engines is to enhance the oxidation/corrosion resistance in contaminated corrosive environments. Such atmospheres are often encountered in diesel and utility gas turbines. Aircraft gas turbines are usually subjected to simple oxidation conditions, since the environment is generally cleaner and the operating temperatures higher than in ground‐based engines.

The primary source of corrosive species (sulfur, vanadium and even sodium) is in the fuel; but airborne salts are a concern, particularly for those engines operating close to to ocean. Diesel engines in ships may run on fuels containing up to 5% S, 400 ppm V, and 100 ppm Na.
Charakterisierung keramischer Werkstoffe mit der Auger‐Elektronenspektroskopie: Möglichkeiten und Grenzen
Authors: Hofmann S.
Published: June 2005

Das für eine kontrollierte Materialentwicklung benötigte Verständnis des Zusammenhangs zwischen mechanischen und anderen physikalisch‐chemischen Eigenschaften und dem mikrostrukturellen Aufbau setzt eine leistungsfähige mikroanalytische Charakterisierung voraus, die vor allem durch den Einsatz oberflächenspezifischer Untersuchungsverfahren erhalten werden kann. Unter diesen hat sich insbesondere die hochauflösende Auger‐Elektronenspektroskopie (High Resolution Auger‐Electron Spectroscopy, HR‐AES bzw. Scanning Auger Microscopy, SAM) in Verbindung mit Oberflächen‐, Bruchflächen‐ und Tiefenprofilanalysen bewährt, deren Grundlagen und Haupteinsatzgebiete unter besonderer Berücksichtigung keramischer Werkstoffe vorgestellt werden. Den Vorteilen kleiner Informationstiefe im Nanometerbereich, der hohen Ortsauflösung im Sub‐Mikrometer‐Bereich, der vergleichsweise hohen Nachweisempfindlichkeit für leichte Elemente wie B, C, N, O sowie der geringen Matrix‐Effekte bei der quantitativen Analyse stehen als Nachteile eine Reihe störender elektronenstrahlinduzierter Effekte gegenüber. Diese werden anhand ausgewählter Beispiele für oxidische‐ und nichtoxidische Keramiken erläutert, wobei besondere Betonung auf die Entstehung von elektrischen Aufladungen bei nichtleitenden Keramiken und deren Vermeidung bzw. Verminderung durch geeignete experimentelle Maßnahmen gelegt wird.
Charakterisierung von ZrO2‐Y2O3‐Pulvern mit der TEM/STEM‐Punktanalyse
Authors: Schubert H. , Petzow G.
Published: June 2005

ZrO2‐Y2O3‐Pulver werden üblicherweise naßchemisch hergestellt und sind Voraussetzung zur Fertigung von TZP (Tetragonal Zirconia Polycrystals)‐Keramiken. Die chemische Homogenität im Pulver ist notwendig, denn die Diffusionskoeffizienten der Komponenten und die Sintertemperatur sind niedrig, so daß Inhomogenitäten nicht vollständig ausgeglichen werden könnten.

Mit Hilfe der STEM‐Punktanalyse wurde der Y2O3‐Gehalt an einzelnen Kristalliten oder Kristallitbereichen mit einer lateralen Auflösung von etwa 100 × 100 nm gemessen und als Verteilungskurven dargestellt. Die Messungen sind technisch und zeitlich sehr aufwendig, sie bieten aber als einzige Methode die Möglichkeit zur direkten Charakterisierung der chemischen Homogenität.
Elektronenmikroskopische und mikroanalytische Untersuchungen von Korngrenzenphasen in SiAlON‐Keramiken
Authors: Bischoff E. , Szabo D. V. , Mader W.
Published: June 2005

Bei der Entwicklung mehrphasiger, hochleistungsfähiger und temperaturbeständiger keramischer Werkstoffe spielt die analytische Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) eine wichtige Rolle. Zwei sich ergänzende, quantitative Untersuchungsmethoden stehen dabei dem Materialwissenschaftler zur Verfügung. Die energiedispersive Röntgenanalyse [1] (EDX, energy dispersive X‐ray spectroscopy) eignet sich zum Nachweis und zur Ermittlung der Konzentrationen von mittelschweren bis schweren Elementen, während sich mit der Elektronenenergieverlustspektroskopie [2] (EELS, electron energy loss spectroscopy) gerade sehr leichte bis mittelschwere Elemente nachweisen und quantitativ erfassen lassen. Ein schneller, qualitativer Überblick über die Zusammensetzung des Materiales kann dabei mit beiden Methoden erhalten werden. Eine zuverlässige quantitative Analyse erfordert jedoch häufig Erfahrung und setzt die Einsicht in die physikalischen Grundlagen, die Möglichkeiten und Grenzen der Analyseverfahren voraus. So können diese Methoden bezüglich der Genauigkeit und Nachweisgrenze nicht mit anderen Verfahren wie z. B. der Röntgenfloureszenzanalyse (RFA) konkurrieren. Ein großer Vorteil ist jedoch das hohe räumliche Auflösungsvermögen, das Analysen von 10 bis 20 nm großen Bereichen gestattet.
Hochortsauflösende Auger‐Elektronenspektrometrie an Elektrisch isolierenden Keramikwerkstoffen
Authors: Hamminger R.
Published: June 2005

Es wurden die Einsatzmöglichkeiten und ‐grenzen der hochortsauflösenden Auger‐Elektronenspektrometrie als mikro‐ und oberflächenanalytische Charakterisierungsmethode für elektrisch isolierende Keramikwerkstoffe demonstriert. Die Analysen verschiedener ZrO2‐, AIN‐ und Si3N4‐Materialien wurden unter niedrigen Primärstrahlströmen und ‐spannungen bzw. durch Ausnutzung der thermischen Ionenleitfähigkeit unter erhöhter Temperatur durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, daß die in ihren applikativen Möglichkeiten bisher elektrisch leitfähigen Objekten vorbehaltene Methode unter bestimmten Bedingungen und mit einigen Einschränkungen auch zur Analyse elektrisch isolierender Keramiken eingesetzt werden kann.
Mikrostrukturelle und oberflächenanalytische Charakterisierung keramischer Verstärkungskomponenten
Authors: Hölscher A. , Braue W. , Ziegler G.
Published: June 2005

Verschiedene SiC‐Whisker sowie Polymer‐ bzw. CVD‐SiC Fasern und C‐Fasern wurden im Anlieferungszustand mittels Röntgendiffraktometrie, Rasterelektronenmikroskopie, analytischer Transmissionselektronenmikroskopie sowie oberflächenanalytischer Methoden (AES, XPS) mikrostrukturell untersucht. Bei der Erfassung der Verunreinigungsverteilung in keramischen Verstärkungskomponenten erwies sich die chemische Pauschalanalyse als sinnvolle Ergänzung zu den ortsauflösenden Methoden. Das gilt insbesondere für SiC‐Whisker, bei denen Strukturzustand und Reinheitsgrad deutlich von den Wachstumsbedingungen abhängen. Die untersuchten Fasern auf SiC‐Basis erwiesen sich ebenfalls als mehrphasige, nichtstöchiometrische Komponenten. Ihr Verstärkungspotential in keramischen Verbundwerkstoffen kann nicht voll ausgeschöpft werden, weil intensives SiC‐Kornwachstum bei hohen Temperaturen zu einem deutlichen Festigkeitsabfall führt.
Mikroanalytische untersuchungen Faserverstärkter keramischer Werkstoffe
Authors: Meier B. , Grathwohl G.
Published: June 2005

Microanalytical investigations have been made on samples of ceramic fibers (SiC‐fibres (Nicalon), C‐fibre coated with TiN) and fibre‐reinforced ceramics (SiC‐ and glass‐matrices). High resolution Auger electron spectroscopy (HRAES), electron probe microanalysis (EPMA) and scanning electron microscopy were employed for these examinations. Analysis was best performed with HRAES on account of its lateral and depth resolution. AES depth profiles of ceramic fibres are reported and compared with the surface analysis of fibers in the composites after being broken in situ.
Hochauflösende Auger‐Elektronen‐Spektroskopie zur Charakterisierung von Hartstoffschichten
Authors: Nold E. , Adelhelm C. , Holleck H.
Published: June 2005

An einer zehnlagigen Titannitrid‐Titanborid‐Schicht auf WC‐Co‐Substrat wurde die Durchmischungsbreite Δz nach verschiedenen Meßmethoden bestimmt. Mit Linescans am 10°‐Schrägschliff lassen sich unter den angewandten Meß‐bedingungen Δz = minimal 30 nm nachweisen. Die visuelle Bestimmung von Δz über SE‐bilder am Schrägschliff ist nicht sinnvoll. Bei Anwendung der Tiefenprofilanalyse durch sukzessiven Abtrag mit Ar‐Ionen wurden Δz von wenigen nm nachgewiesen. Dies ist jedoch nur bei Schichtdicken von wenigen nm möglich, bei der Zehnlagenschicht mit 0,7 pm dicken Einzelschichten wird Δz wesentlich durch den Abtrag mit Argonionen beeinfluljt.

Die AES‐Quantifizierung erfolgte empirisch mit Standards. In der Zehnlagenschicht bestehen die Titannitrid‐Schichten aus stöchiometrischen TiN1.0, während die Titanborid‐Schichten eine Stöchiometrie von TiB2.6bis2.9 aufweisen. Die AES‐Quantifizierung wurde mit konventionellen Analysenmethoden an Modellschichten überpruft.
Lebensdauerberechnung bei veränderlicher Mittelspannung nach dem FWK‐Konzept
Authors: Schott G.
Published: June 2005

Das FWK‐Konzept ist in der Lage, die Reihenfolge‐Effekte, den Einfluß des Teilfolgeumfangs und die Dauerschwingfestigkeitsänderungen in der Lebensdauerberechnungen zu berücksichtigen. Bislang war das Konzept auf Schwingbeanspruchungsabläufe mit konstanter Mittellast beschränkt. Jetzt ist es gelungen, den Einfluß der Mittelspannungsänderungen, der bekanntlich vorschädigungsabhängig ist, in den Berechnungsablauf einzubeziehen. Es wird die Verfahrensweise vorgestellt und ihre Brauchbarkeit durch ein Beispiel belegt.
Charge transfer reactions across oxide covered Titanium Electrodes
Authors: Khalil M. W.
Published: June 2005

The kinetics of the charge transfer process of the ferro‐/ferricyanide Redox system on anodically formed titanium oxide layers is studied. The oxides were formed potentiodynamically in borate buffer solutions of pH = 8. Anodic and cathodic Tafel lines were measured at a scan rate of 1.0 mV · S−1. Oxide thickness was measured using capacitance technique at a frequency of 1.0 KHz. The log of the exchange cd, i0 for the Redox system was found to decrease linearly with the oxide thickness in agreement with the theoretical treatment of Heusler. Tunneling of the electron represents the main process for the charge transfer for oxides formed at potentials below O2‐evolution. Temporary breakdown of the oxide around the O2‐evolution potential, causes an increase of iO with thickness. The reaction order was 0.8–0.85 with respect to the Redox system. The low values of the anodic transfer coefficient supports earlier results on similar n‐type semiconductor electrodes.
Möglichkeiten und Grenzen zur Beschreibung der mechanischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen mit Hilfe der Kontinuumstheorie
Authors: Kern H. , Janczak J.
Published: June 2005

In diesem Artikel werden Möglichkeiten und Grenzen der Anwendung der Modelle der Kontinuumstheorie für die Berechnung der mechanischen Eigenschaften eines Verbundwerkstoffs am Beispiel des Einsatzes der Mischungsregel für die Ermittlung der Zugfestigkeit des unidirektionalen Faserverbundwerkstoffs vorgestellt. Die werkstofftechnischen Aspekte der Metall‐ und Keramik‐Matrix‐Faserverbundwerkstoffe werden dargelegt und die damit verbundenen Abweichungen der experimentellen Ergebnisse van den theoretisch ermittelten Werten analysiert. Die modellbedingten Fehler werden den anderen Fehlern in dem System Mensch‐Modell‐Experiment gegenübergestellt. Es wird ein Algorithmus zur Anpassung der Mischungsregel für den Einsatz bei der Berechnung der Zugfestigkeit für die unidirektionalen Faserverbundwerkstoffe vorgestellt. Hierbei werden neben den Beziehungen zwischen den Mechanischen Eigenschaften der Faser und Matrix die Eigenschaften der Grenzfläche berücksichtigt. Die Korrelation zwischen den Versagensarten und Verbundeigenschaften wird ebenso angesprochen. Außerdem wird die Ermittlung der Spannungs‐Dehnungs‐Kennlinien des Verbundwerkstoffes unter Berücksichtigung der genannten Aspekte beschrieben. Zum Schluß werden die Vorteile anderer Modelle gegenüber der Mischungsregel und die Möglichkeiten einer genaueren Berechnung der mechanischen Eigenschaften vorgestellt.

Alle durchgeführten Betrachtungen betreffen unidirektionale Faserverbundwerkstoffe (Langfaser), die in Richtung der Faser auf Zug belastet werden.
Stress Intensity Factors of a circumferential surface crack at the outside of a thermally loaded pipe
Authors: Grebner H.
Published: June 2005

Stress intensity factors were calculated for partly circumferential surface cracks at the outside of a pipe. The pipe is loaded by internal pressure and by thermal stresses. The weight functions method is used to calculate averaged weighted stress intensity factors at the deepest point and at the surface points of the crack. The evaluation of temperatures and stresses in the pipe and the application of the weight functions method are described. Numerical results are given for an application to steam generator tubes.
Phasenübergänge und Mehrphasensysteme in magnetrongesputterten Hartstoffschichten
Authors: Ehrhardt H. , Ulrich S. , Barzen I. , Scherer J. , Jung K.
Published: June 2005

Die Mikrostrukturen und damit die makroskopischen Eigenschaften von Hartstoffschutzschichten hängen beim Magnetronsputtern mit Ionenplattieren entscheidend von der Energie der Plattierionen e·Upl und dem Quotienten Jpl/Jsb der Flüsse der Plattierionen und der schichtbildenden Teilchen ab. Für übliche Anlagen läßt sich Jpl/Jsb im Bereich von 0.01 und 100 leicht einstellen und auf diese Weise der Energieeintrag in die Schicht regeln. In den Hartstoffschichten WC, Cr3C2, SiC und amorphem C werden Phasenübergänge durch Variation von e·Upl und Jpl/Jsb induziert.

Für Zweistoffviellagenschichten bestehend aus Cr3C2, SiC und Al2O3 wird gezeigt, daß starke Veränderungen der mechanischen Eigenschaften auftreten, wenn die Einzellagendicke ca. 10 bis 20 nm beträgt. Verursacht wird dieser Dimensionalitätseffekt durch eine ausgedehnte Raumladung (elektronisches Interface) an der Grenzfläche, aus der freie Elektronen des Metalls in das halbleitende Material eindringen und dort unabgesättigte Bindungen (dangling bonds) sättigen mit der Folge, daß die Viellagenschichten Eigenschaften aufweisen, die denen einer Schicht mit metallischen Bindungen entspricht.
Untersuchungen zum Einfluß von Schichtherstellparametern auf Hochtemperatur‐und Verschleißverhalten von PVD‐Schichten
Authors: Kleer G. , Döll W.
Published: June 2005

Nitridische Hartstoffschichten sind von Interesse für die Verbesserung des Einsatzverhaltens von Werkzeugen für die zähplastische Formgebung optischer Komponenten aus anorganischen Gläsern. In der vorliegenden Untersuchung wurden AIN‐ und TiN‐Schichten durch reaktives Zerstäuben auf Stahl‐, Hartmetall‐, Glas‐ und Silicium‐Substratmaterialien aufgebracht. Dabei wurden die Prozeßparameter: Gesamtgasdruck, Partialdrucke von Stickstoff und Argon, Abstand vom Target zum Substrat und Substrattemperatur variiert. Besonders wird auf die Beeinflussung der Schichtspannung durch die Prozeßparameter und auf das mechanische Verhalten von Schichten mit unterschiedlichen Zug‐ bzw. Druckeigenspannungen eingegangen. Unter anderem wurde beim A1N, hergestellt in DC‐Tetroden‐Prozeß, ein Übergang von Zug‐ zu Druckspannungen bei Variation des Gesamtdruckes bzw. des Abstands zwischen Target und Substrat erreicht. Schichten mit Druckeigenspannungen zeigten einen höheren Widerstand gegen Rißinitiierung unter punktförmiger Belastung und ein günstigeres Verschleißverhalten.
Einfluß der Oberflächenvorbehandlung auf das Wachstum von PACVD‐TiN Schichten
Authors: Dietz Th. , Böschen R. , Vetters H. , Mayr P.
Published: June 2005

Ziel der Untersuchungen war die Analyse der Schichtwachstumsprozesse bei der plasmaunterstützten CVD‐Abscheidung (PACVD) von Titannitridschichten auf Stählen im Niedertemperaturbereich ≤ 500°C.

Im Vordergrund standen werkstoffkundliche Untersuchungen der verschiedenen Schichtwachstumsstadien, die sich als Funktion der Beschichtungsdauer ergeben. Die Herstellung der Schichten erfolgte in einer Puls‐Plasma‐CVD‐Anlage. Um den gesamten Wachstumsprozeß vom Beginn der Abscheidung bis zum Wachstum geschlossener Schichten zu untersuchen, wurden die Proben bei konstanten Abscheidungsbedingungen jeweils unterschiedlich lange dem Reaktionsgasfluß ausgesetzt. Der Abbruch des Beschichtungsprozesses für die entsprechende Probe nach einer festgelegten Beschichtungszeit wurde durch die Verwendung eines Probenwechslers gewährleistet.

Die Bildung der TiN‐Schichten wurde an Proben aus dem Schnellarbeitsstahl S 6‐5‐2 (DIN 1.3343) im vergüteten Zustand untersucht. Es wurde festgestellt, daß bei diesem Substratwerkstoff zwei Oberflächenqualitäten mit unterschiedlich guten Anlagerungsbedingungen für, während der Vorbehandlung entstehende, adhäsive Verbindungen vorliegen. Die Bildung von Keimen und das Wachstum von Agglomeraten wird wesentlich durch diese Sorptionsschichten beeinflußt. Die Zahl der gebildeten Agglomerate ist bei Proben, die einer Vorbehandlung im Plasma ausgesetzt wurden, um den Faktor 10 größer als bei Proben, die während dieser Vorbehandlung abgedeckt waren. Es wurden neue Modellvorstellungen für die Entstehung und das Wachstum von Schichten entwickelt.
Erprobung und Vergleich plasmadiagnostischer Methoden für Anwendungen in der Plasmaoberflächentechnik
Authors: Crolly G. , Krupp N. , Oechsner H.
Published: June 2005

Notwendige Voraussetzung für den gezielten Einsatz plasmagestützter Verfahren in der Oberflächen‐ und Dünnschichttechnik ist die möglichst präzise Kenntnis der charakteristischen Parameter und Eigenschaften des Plasmas sowie deren Korrelation mit den Eigenschaften der erzeugten Schichten bzw. den beabsichtigten Oberflächenmodifikationen.

Da die Ermittlung aller relevanten Plasmaparameter mit einem einzigen Diagnoseverfahren nicht gelingt, ist es notwendig, durch gekoppelten Einsatz verschiedener Verfahren einen breiteren und abgesicherten Zugang zu den Plasmakenngrößen zu schaffen. Zugleich wird auf diese Weise ein kritischer Vergleich der Ergebnisse der einzelnen Verfahren ermöglicht. Neben konventionellen Sondentechniken werden hauptsächlich die optische Emissions‐spektroskopie und die Plasma‐Massenspektrometrie eingesetzt. Die Einordnung der verschiedenen Methoden hinsichtlich ihrer Eignung als Standardverfahren für den Einsatz in der technologischen Praxis ist ebenfalls von Bedeutung.
Untersuchung von Hartstoffschichten aus der HF‐Kathodenzerstäubung
Authors: Stobiecki F. , Stobiecki T. , Röll K. , Zendehroud J. , Thoma K. , Gärtner H.
Published: June 2005

Bei der Herstellung von Hartstoffschichten durch reaktives Zerstäuben ist es sinnvoll, die Zusammensetzung der Schicht bereits in‐situ während des Aufwachsens zu kontrollieren. Dieses Ziel wurde durch einen experimentellen Aufbau erreicht, bei dem die Analyse mit Hilfe der charakteristischen Röntgenstrahlung erfolgt, die wahlweise durch Elektronen‐ oder Röntgenanregung der Schicht ausgelöst werden kann. Das System wurde am Beispiel von Ti1−xNx‐Schichten erprobt, bei deren Herstellung die Zerstäubungsparameter systematisch verändert wurden.

Die Struktur von Hartstoffschichten wird durch Röntgenbeugung nach der Herstellung untersucht; die Besonderheit des hier angewandten Verfahrens ist, daß durch streifenden Einfall die Oberfläche empfindlich vermessen werden kann. Es können Aussagen über die Mikrokristallitgröße und die Mikrodehnung der Schicht, aber auch über den Eigenspannungszustand gemacht werden. An diversen Hartstoffschichten wird der Einfluß der Herstellungsparameter Stickstoffdurchfluß und Vorspannung auf die Schichtstruktur gezeigt.
Erzeugung verschleißmindernder Randschichten durch Ionenstrahlverfahren
Authors: Wolf G. K.
Published: June 2005

Die in der Mikroelektronik industriell angewandten Ionenstrahlverfahren finden mehr und mehr Eingang in die Materialforschung zur Oberflächenvergütung von Polymeren, Keramiken und Metallen. In diesem Beitrag werden zunächst die Ionenimplantation und die ionenstrahlgestützte Beschichtung (IBAD) methodisch und apparativ beschrieben. Sodann werden Beispiele für Grundlagenuntersuehungen zur Erzeugung harter, dichter, verschleiß‐ und korrosionsmindernder Randschichten erwähnt. Dabei wird besonders anf die Zusammenhänge zwischen Ionenstrahlparametern, Mikrostruktur der Schicht bzw. Grenzzone Schicht/Substrat und mechanischen und chemischen makroskopischen Systemeigenschaften eingegangen. Schließlich werden am Beispiel von Kolbenringen, Umformwerkzeugen und Wälzlagern Anwendungspotentiale der Verfahren erläutert.
Prozeßoptimierung bei der Hartstoffbeschichtung im Plasma‐CVD‐Verfahren mit Hilfe der optischen Emissionsspektroskopie
Authors: Rie K.‐T. , Gebauer A. , Wöhle J.
Published: June 2005

Die Abscheidung von Titannitridschichten mit dem Puls‐PA‐CVD‐Verfahren wurde mit Hilfe der optischen Emissionsspektroskopie untersucht. Ti+ und N wurden als wachstumsbestimmende Spezies ermittelt. Ein Auftreten von TiN in der Gasphase bei höheren Plasmaleistungen verschlechtert die Schichteigenschaften, wie z.B. die Härte. Die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der Schichten zeigt ein gegensätzliches Verhalten von Stickstoff und Chlor. Der Chlorgehalt hat einen starken Einfluß auf die Härte der Schichten. In der Entladung konnte Chlor in atomarer Form nachgewiesen werden. Titanchloride treten nicht auf. Die Behandlungsparameter haben auch einen Einfluß auf die Morphologic des Kristallwachstums.
Entwicklung verschleißfester TiN‐Schichten für Zerspanwerkzeuge
Authors: Höhl F. , Stock H.‐R. , Mayr P. , Bienia B. , Spur G. , Meier zu Köcker G. , Habig K.‐H.
Published: June 2005

HSS‐Zerspanwerkzeuge wurden mittels Magnetron‐Sputtern mit TiN beschichtet unter Variation der Sputterparameter Druck, Leistung und Bias‐Spannung. Untersucht wurde der Zusammenhang zwischen den grundlegenden Schichteigenschaften Eigenspannung, Härte und Morphologie und dem Verhalten gegen tribologische Beanspruchung mittels Modellverschleißversuchen und Zerspanversuchen von Mumetall. Sowohl die Schichtmorphologie als auch die Eigenspannungen wurden durch die Parameter‐variation verändert, um optimale Beschichtungsbedingungen ableiten zu können. Die tribologischen Untersuchungen zeigen, daß die Beschichtungsparameter und die Schichtdicke den Verschleißwiderstand maßgeblich beeinflussen können. Dabei führen die Modellverschleiß‐ und Zerspanergebnisse zu qualitativ gleichen Aussagen, so daß eine aussagekräftige Simulation des Werkzeugverschleißes als Test für weitere modifizierte Schichten verwendet werden kann.
Arc‐PVD‐Beschichtung von Hartmetallen und Analyse des funktionellen Verhaltens beim Zerspanen im unterbrochenen Schnitt
Authors: König W. , Fritsch R. , Knotek O. , Krämer G.
Published: June 2005

Die Zerspanung von höherfesten Stahlwerkstoffen in unterbrochenen Schnitten stellt an die Werkzeuge hohe mechanische und tribologische Anforderungen, denen unbeschichtete Hartmetalle in vielen Fällen nicht gerecht werden können. Während sich bei der Zerspanung von höherfestem Stahl in stark unterbrochenen Schnitten durch die CVD‐Beschichtung von Hartmetallen auf‐grund prozeßbedingter Versprödungseffekte kaum Leistungssteigerungen erzielen lassen, können PVD‐Hartstoffbeschichtungen, die bei substratschonend niedrigen Prozeßtemperaturen abgeschieden werden, dem Auftreten der relevanten Schädigungsmechanismen besonders bei niedrigen und mittleren Schnittgeschwindigkeiten entscheidend entgegenwirken.

Insbesondere mit zähen Substratsorten sowie mit strukturell und kompositionell optimierten Schichten können Standzeitvervielfachungen im gesamten unteren und mittleren Schnittgeschwindigkeitsbereich erzielt werden. Homogene Schichtstrukturen, hohe Druckeigenspannungen und hohe Metalloidgehalte der Hartstoff‐schichten gewährleisten eine hohe Verschleißfestigkeit. Titankarbonitrid zeichnet sich auf Hartmetallen gegenüber anderen karbonitridischen, nitridischen und karbidischen Schichten des Systems TiZrCN durch ein besonders günstiges tribologisches Verhalten aus und hat sich als optimaler Beschichtungswerkstoff für unterbrochene Schnitte erwiesen.
Konturengetreue PVD‐Beschichtung bei niedrigen Temperaturen zur Erhöhung des Verschleißwiderstandes von Werkzeugen der Blechumformung
Authors: Matthes B. , Broszeit E. , Kloos K. H.
Published: June 2005

In der Umformtechnik werden zur Blechumformung seit langer Zeit Graugußwerkzeuge verwendet, die sich insbesondere durch geringe Reibwerte, gute Notlaufeigenschaften und geringe Kosten auszeichnen.

Die niedrige Härte dieser Werkzeugstoffe begrenzt aber gleichzeitig ihren abrasiven Verschleißwiderstand. Werkzeugstähle oder Stahlguß zeigen diesen Nachteil nicht, ihre hohe Adhäsionsneigung zu Stahlwerkstückstoffen kann bei unzureichender Schmierung jedoch zu erheblichen Problemen führen. Wie bereits in früheren Veröffentlichungen [1, 3] gezeigt wurde, kann der abrasive Verschleiß von Graugußsubstraten bei unterschiedlichsten Verschleißbedingungen durch TiN‐Hartstoffschichten vermindert werden. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurden Hartstoffschichten des Systems TiBN durch HF‐Kathodenzerstäuben (Sputtern) mit HF‐Substratvorspannung auf Graugußwerkzeugen abgeschieden. Die erzeugten Schichten wurden auf ihre Grundlageneigenschaften, Struktur, Härte und Haftfestigkeit untersucht. Die besten TiN‐, Ti(B, N)‐ und TiB2‐Beschichtungen wurden dann in einem Modellversuch den Beanspruchungen des Blechumformvorganges Tiefziehen unterworfen. Dabei zeigte sich zunächst der starke Einfluß der Graphitlamellen des Werkzeuges auf das Schichtwachstum. Als Folge kam es unter der Druckbelastung des Umformvorganges zum Durchbrechen der Schicht im Bereich der Graphitlamellen. Die abgelösten hochabrasiven Verschleißpartikel führten zu einer schnellen Zerstörung von Schicht und Werkzeug. Durch die Abscheidung einer 1 μm dicken Titan‐Zwischenschicht konnte der Einfluß der Graphitlamellen auf das Wachstum der Hartstoffschicht deutlich vermindert werden. Dies führte zu Standzeiterhöhungen zwischen 50% (Ti(B,N)) und 100% (TiN) gegenüber dem unbeschichteten Werkzeug [2]. Durch die Verwendung von Stahlgußsubstraten konnten die Nachteile des Graugußmaterials, die unzureichende Festigkeit und die negativen Auswirkungen der Graphitlamellen überwunden werden. Nachteile in Bezug auf die Notlaufeigenschaften traten nicht auf, da im Falle des unbeschädigten Werkzeuges die Reibpartner Werkstück und Beschichtung unverändert bleiben, die Reibeigenschaften des Grundwerkstoffes also nicht zum Tragen kommen. Wie erwartet versagte jedoch das unbeschichtete Stahlgußwerkzeug im Modellversuch nach kurzer Prüfzeit (475 Hübe) durch Kaltverschweißen mit dem Werkstück (St 14.03).

Mit TiB2 ‐ (3500 Hübe) und Ti(B, N) ‐ (5000 Hübe) Schichten konnte der Verschleißwiderstand bereits signifikant verbessert werden. Noch besser bewährten sich TiN‐beschichtete Umformwerkzeuge, die auch nach 100 000 Hub keinen funktionsrelevanten Verschleiß aufweisen.

Basierend auf den Ergebnissen der Modellverschleißuntersuchungen wurde das Schichtsystem Ti‐TiN für einen abschließenden Praxisversuch gewählt.

Verglichen mit der bisher eingesetzten Hartverchromung konnte durch die PVDTiNHartstoffbeschichtung eine Vervielfachung der Standzeit des Blechumformwerkzeuges erzielt werden.
PVD‐beschichtete Tribosysteme bei reversierender Gleitbeanspruchung
Authors: Severin D. , Petersohn D. , Sander H. , Schulz J.
Published: June 2005

Das Ziel der Untersuchungen ist die Steigerung dcr Lebensdauer von unter relativ großen Pressungen gleitend beanspruchten Maschinenelementen aus Stahl durch PVD‐Beschichtung eines der Kontaktpartner. Die tribologische Prüfung erfolgt dreistufig durch grundlagennahe Modellprüfung, beanspruchungsähnliche Modellversuche und Versuche am Bauteil (Steckkette) unter Praxisbedingungen. Substratwerkstoffe, Schichtsystem und Umgebungsbedingungen beeinflussen das Reibungs‐ und Verschleißverhalten wesentlich.

Hartstoffschichten: Im geschmierten System verlängern sie die Lebensdauer erheblich (μ ≤ 0,1). Ohne Schmierung ist die Reibungszahl relativ groß (μ ≥ 0,5), was zum frühzeitigen Versagen des Tribosystems führt.

Reibungsmindernde Schichten: Weichmetalle und Chalkogenide auf hartstoffbeschichteten Systemen vermindern die trockene Reibung nur kurzzeitig. Die kleinste Reibungszahl (μ = 0,2) und die größte Lebensdauer erbringen die Metall‐Kohlenstoff‐Schich‐ten. Im Bereich bis zu 1500 N/mm2 hat die Pressung nur einen kleinen Einfluß auf die Lebensdauer. Bei Reibung gegen unbearbeitete, geschmiedete Steckkettenelemente wird die Schicht infolge lokaler Überbeanspruchung an Punktkontakten frühzeitig geschädigt.
Experimentelle Untersuchungen über das Verschleißverhalten verschiedener metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe des Pumpen‐ und Anlagenbaus bei hydroabrasiver Belastung
Authors: Schröder V.
Published: June 2005

In einer Modellversuchseinrichtung (Prinzip: Rotierende Scheibe) werden metallische und nichtmetallische Werkstoffe des Pumpen‐ und Anlagenbaus hydroabrasiven Belastungen unterschiedlicher Intensitäten in einer Quarzsand‐Wasser‐Suspension ausgesetzt.

Die geprüften metallischen Werkstoffe weisen sehr unterschiedliche Verschleißwerte auf. Der austenitische und halbaustenitische Stahlguß sowie die Aluminiumbronze sind durch relativ große Materialverluste gekennzeichnet. Geringere Werte lassen sich dem bainitischen Gußeisen zuordnen. Bei den beiden Hartgußvarianten ist ein sehr niedriges Verschleißniveau festzustellen.

Wie erwartet wird der höchste Widerstand gegenüber Hydroabrasion im Fall des keramischen Werkstoffs ermittelt. Die Verschleißwerte der übrigen Kunststoffvarianten liegen auf einem vergleichsweise mittleren bis niedrigen Level. Die untersuchten Temperatureinflüsse wirken sich entscheidend nur bei den beiden Elastomeren aus.
Röntgenografische Eigenspannungsmessungen an plasmagespritzten Wärmedämmschichten aus Zirkonoxid vor und nach thermischer und mechanischer Beanspruchung
Authors: Richter H. , Cosack T. , Schneiderbanger S.
Published: June 2005

Turbinenschaufeln für Flugtriebwerke wurden mit plasmagespritzten Wärmedämmschichten aus Zirkonoxid beschichtet und mit bauteiltypischen Beanspruchungen wie Thermoermüdung und Kriechen belastet. Vor und nach der Beanspruchung wurde der an der Oberfläche der keramischen Schichten vorhandene Eigenspannungszustand röntgenografisch gemessen. Durch Variation der Substrattemperatur beim Plasmaspritzen wurden Zug‐ oder Druckeigenspannungen in den Wärmedämmschichten parallel der Oberfläche erzeugt.Während die druckeigenspannungsbehafteten Schichten bei Thermoermüdung bereits nach wenigen Thermozyklen Abplatzungen zeigten, überdauerten die Schichten mit Zugeigenspannungen 700 bis 1500 Zyklen ohne erkennbare Schäden. Thermozyklische Beanspruchung und Kriechen führte in allen Fällen zu Eigenspannungsänderungen in Richtung abnehmender Zug‐ bzw. zunehmender Druckeigenspannungen.
Anodic sampling of different alloys
Authors: Medanić Z. , Ivanković V. , Turina S.
Published: June 2005

This research work was carried out to find the optimum conditions for anodic sampling of steels, aluminium alloys, brass etc. It was found using electrolyte: the water solution of ammon‐nitrat (1 g/l) and hydrochloric acid (conc.) in volume ratio 1:1, give the best results if the duration of electrochemical process was 45 s and D.C. current was 4.5 V.

The elements which are sampled were datected by thin layer chromatography and optical emission spectrometry.
Thermal Shock loading of a surface crack in a hollow sphere
Authors: Grebner H.
Published: June 2005

Temperature and stress distributions in a hollow sphere are calculated, caused by a sudden cooling (thermal shock) of the inner surface of a hollow sphere. The thermal stresses are acting as load of surface cracks of approximate semi‐elliptic shape. By means of the weight functions method stress intensity factors are estimated at the deepest point of the cracks using the well‐known Newman‐Raju solution for semi‐elliptical surface cracks in a plate as reference solution.
In vivo detection of iron and neuromelanin by transcranial sonography: A new approach for early detection of substantia nigra damage
Authors: Zecca Luigi , Berg Daniela , Arzberger Thomas , Ruprecht Petra , Rausch Wolf D. , Musicco Massimo , Tampellini Davide , Riederer Peter , Gerlach Manfred , Becker Georg
Published: June 2005

Early diagnosis of Parkinson's disease (PD) in nonsymptomatic patients is a key issue. An increased echogenicity of the substantia nigra (SN) was found previously in Parkinsonian patients and in a low percentage of healthy adults. These nonsymptomatic subjects also showed a reduced 18F‐dopa uptake in striatum, suggesting a preclinical injury of the nigrostriatal system that could later proceed into PD. To investigate the ability of ultrasonography to detect markers of SN degeneration, such as iron deposition and neuromelanin depletion, we scanned postmortem brains from normal subjects at different ages by ultrasound and measured the echogenic area of the SN. The SN was then dissected and used for histological examinations and determination of iron, ferritin, and neuromelanin content. A significant positive correlation was found between the echogenic area of the SN and the concentration of iron, H‐ and L‐ferritins. Multivariate analysis carried out considering the iron content showed a significant negative correlation between echogenicity and neuromelanin content of the SN. In PD, a typical loss of neuromelanin and increase of iron is observed in this brain area. The finding of a positive correlation between iron and ferritin levels and a negative correlation of neuromelanin content with the area of echogenicity at the SN could therefore provide an interesting basis for diagnosis and therapeutic follow‐up studies in PD. © 2005 Movement Disorder Society
Vibration‐induced disruption of retrograde axoplasmic transport in peripheral nerve
Authors: Yan Ji‐Geng , Matloub Hani S. , Sanger James R. , Zhang Lin‐Ling , Riley Danny A.
Published: June 2005

Hand‐arm vibration syndrome (HAVS) results from excessive exposure to hand‐transmitted vibration. Whether the peripheral nerve damage characteristic of HAVS is a direct result of vibration or is secondary to vascular insufficiency remains unclear. The purpose of this study was to explore the effect of vibration exposure on axoplasmic transport in peripheral nerves and soleus motor neurons. Sciatic nerves and motor neurons from rats following two 5‐h periods of vibration exposure demonstrated disruption in retrograde transport compared to normal. After 10 days of vibration (5 h/day), axoplasmic transport failed to recover within 24–48 h in most rats. This study demonstrates that disrupted axoplasmic transport is an early consequence of short‐term vibration exposure. The effects of vibration on axoplasmic transport also appear to be cumulative. This study provides a new biological way to evaluate measures to prevent early vibration injury. Muscle Nerve, 2005
Application of h‐adaptive FEM and Zarka's approach to analysis of shakedown problems
Authors: Cecot Witold
Published: June 2005

The Zarka shakedown approach and the h‐adaptive finite element method are applied to evaluate residual stresses resulting from arbitrary cyclic loading. Two error indicators are used to refine the mesh: the explicit residual one which controls accuracy of the momentum balance and the interpolation error indicator which controls approximation of the modified back stresses. Validation tests performed for the Zarka method of simplified shakedown analysis suggest that such an approach may be used to obtain a quick estimate of residual states with the error acceptable for engineering purposes. Thus, it has been applied to compute residual stresses arising from service load in railroad rails. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.
Forced vibrations in the medium frequency range solved by a partition of unity method with local information
Authors: De Bel E. , Villon P. , Bouillard Ph.
Published: June 2005

A new approach for the computation of the forced vibrations up to the medium frequency range is formulated for thin plates. It is based on the partition of unity method (PUM), first proposed by Babuška, and used here to solve the elastodynamic problem. The paper focuses on the introduction of local information in the basis of the PUM coming from previous approximations, in order to enhance the accuracy of the solution. The method may be iterative and generates a PUM approximation leading to smaller models compared with the finite element ones required for a same accuracy level. It shows very promising results, in terms of frequency range, accuracy and computational time. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.
Parameter identification in constitutive models via optimization with a posteriori error control
Authors: Johansson Håkan , Runesson Kenneth
Published: June 2005

In this paper we outline a computational technique for the calibration of macroscopic constitutive laws with automatic error control. In the most general situation the state variables of the constitutive law, as well as the material parameters, are spatially non‐homogeneous. The experimental observations are given in space–time. Based on an appropriate dual problem, we compute a posteriori the discretization error contributions from approximations of the parameter, state and costate fields in space–time for an arbitrarily chosen goal‐oriented error measure of engineering significance. Such a measure can be used in an adaptive strategy (not discussed in this paper) to meet a predefined error tolerance. An important observation is that the Jacobian matrix associated with the resulting Newton method is used (in principle) in solving the dual problem. Rather than treating the Jacobian in a monolithic fashion, we utilize a sequential solution strategy, whereby the FE‐topology of the discretized state problem is used repeatedly. Moreover, the proposed solution strategy lends itself naturally to the computation of first and second order sensitivities, which are obtained with little extra computational effort. Numerical results are given for the prototype model of confined aquifer flow with spatially non‐homogeneous permeability. The efficiency of the optimization strategy and the effectivity of the error computation are assessed. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.
Validation of the LES approach in Kiva‐3V on a square duct geometry
Authors: Huijnen V. , Somers L. M. T. , Baert R. S. G. , de Goey L. P. H.
Published: June 2005

The LES approach implemented in the Kiva‐3V code is evaluated on the fully developed flow through a rectangular duct of square cross section. The Reynolds number based on the bulk velocity and duct width is 8000. The number of grid nodes is 96000. Three subgrid‐scale models are compared: the Smagorinsky, the WALE and the Vreman model. The results differ mainly in the predicted shear stress levels. The Smagorinsky model shows a large overprediction of the shear at the walls, whereas both the WALE and Vreman models perform better due to a reduced contribution of the subgrid dissipation. In this study the WALE model gives the best results on simulating the secondary flows and turbulence statistics. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.
Strahlende Kostbarkeiten: Uran als Farbkörper in Gläsern und Glasuren
Authors: Schwankner Robert Josef , Eigenstetter Michael , Laubinger Rudolf , Schmidt Michael
Published: June 2005

Das älteste heute bekannte Uranglas stammt aus dem Wandmosaik einer spätrömischen Villa nahe Neapel (79. n. Chr.). Für die moderne Chemie entdeckte Martin Heinrich Klaproth das Uran im Jahr 1789. Er erkannte schnell, dass Oxide und weitere Verbindungen des Urans sich gut zum Färben von Glasuren und Gläsern eignen. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts entstanden sehr viele Objekte aus uranhaltigen Gläsern oder mit solchen Glasuren, etwa Geschirr, Ziergläser, Kacheln oder Bijouteriewaren. Manche dieser Objekte werden heute noch hergestellt, viele historische sind noch im Umlauf. Ihre Erforschung und strahlenhygienische Einordnung ist Aufgabe der konservatorischen Radiometrie.
Quételet‐Ringe auf Fenstern: Spielwiese
Authors: Schlichting H. Joachim
Published: June 2005

Quételetsche Ringe zeigen sich dem aufmerksamen Beobachter zuweilen an verschmutzten Fensterscheiben, die aus hinreichender Entfernung mit einem Autoscheinwerfer angestrahlt werden. Besonders geeignet scheinen Fensterscheiben zu sein, die durch eine Bedampfung mit einer reflektierenden Schicht ein stärkeres Reflexionsvermögen aufweisen als normale Scheiben. Quételet‐Ringe kommen dadurch zustande, dass sich an Schmutzteilchen gestreute und anschließend an der Rückseite der Scheibe reflektierte Lichtstrahlen mit an der Scheibenvorderseite reflektierten und anschließend an jeweils denselben Teilchen gestreuten Lichtstrahlen überlagern. Das Phänomen lässt sich an einem mit Gips eingestäubten Spiegel im Lichte eines Halogenstrahlers experimentell nachvollziehen.
Der Doppelspaltversuch in moderner Form
Authors: Paulus Gerhard G.
Published: June 2005

Der Doppelspaltversuch gilt als eines der zentralen Experimente der Quantenmechanik. Dies gilt insbesondere auch für die 1961 durchgeführte Variante mit Elektronen. Physiker in Europa und den USA haben diesen Versuch nun so abgeändert, dass die Interferenz nicht im Orts‐, sondern im Zeitraum stattfindet.
Photocycloaddition‐induced preparation of nanostructured, cyclic polymers using biscinnamated or biscoumarinated oligo(ethylene glycol)s
Authors: Nakayama Y. , Matsuda T.
Published: June 2005

Two types of photoreactive water‐soluble oligo(ethylene glycol)s (OEGs; Mn = ca. 6500) were prepared by derivatization of OEG with photodimerizable groups such as cinnamates or coumarinates at both ends. Upon UV light irradiation of biscinnamated OEG in an aqueous solution, almost all trans‐cinnamate groups were isomerized to cis form in preference to dimerization even in an associated state at high concentrations of cinnamate groups, whereas dimerization via intermolecular photocycloaddition was the dominant process in methanol solution and in the film state. Coumarinate groups attached to OEG were photodimerized by UV irradiation, and this process was enhanced in an aqueous solution and in film cast from a polar solvent by hydrophobic association between coumarinate groups, resulting in the production of macromolecules. Kinetic analysis revealed that for low‐concentration aqueous solutions or a film cast from a nonpolar solvent, predominantly circular trimers to tetramers were produced on average, whereas from high‐concentration aqueous solutions or film cast from a polar solvent, mostly cyclic heptamers were produced. These results suggest that the molecular design of nanostructured, cyclic polymers of various sizes is possible by changing the concentration of aqueous solutions and cast solvents in this photoaddition system. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 43: 3324–3336, 2005
Preparation and phase behavior of side‐chain cholesteric liquid‐crystalline elastomers
Authors: Hu Jian‐She , Zhang Bao‐Yan , Zhou Ai‐Juan , Dong Yan‐Li , Zhao Zhan‐Xiang
Published: June 2005

A series of new side‐chain cholesteric elastomers derived from cholesteryl 4‐(10‐undecylen‐1‐yloxy)‐4′‐ethoxybenzoate and phenyl 4,4′‐bis(10‐undecylen‐1‐yloxybenzoyloxy‐p‐ethoxybenzoate) was synthesized. The chemical structures of the monomers were confirmed by elemental analyses, Fourier transform infrared, and 1H NMR and 13C NMR spectra. The mesomorphic properties of elastomers were investigated with differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, polarizing optical microscopy, and X‐ray diffraction measurements. The influence of the content of the crosslinking unit on the phase behavior of the elastomers was examined. Monomer M1 showed a cholesteric phase, and M2 displayed smectic and nematic phases. The elastomers containing <15 mol % of the crosslinking units revealed reversible mesomorphic phase transition, wide mesophase temperature ranges, and high thermal stability. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 43: 3315–3323, 2005
Influence of the cocatalyst structure on the statistical copolymerization of methyl methacrylate with bulky methacrylates using the zirconocene complex Cp2ZrMe2
Authors: Kostakis Konstantinos , Mourmouris Stylianos , Kotakis Konstantinos , Nikogeorgos Nikolaos , Pitsikalis Marinos , Hadjichristidis Nikos
Published: June 2005

Statistical copolymers of methyl methacrylate with cyclohexyl and trimethylsilyloxy ethyl methacrylate were synthesized with two different catalytic systems based on the zirconocene complex Cp2ZrMe2. The reactivity ratios of methyl methacrylate and these methacrylates were calculated with the Finemann–Ross, inverted Finemann–Ross, and Kelen–Tüdos graphical methods. The structural parameters of these copolymers were estimated from the calculation of the dyad monomer sequence fractions. Two different borate cocatalysts were employed, and their effect on the copolymerization process is discussed. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 43: 3305–3314, 2005