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Herstellung lamellarer Gefügetypen in intermetallischen TiAl- Legierungen und deren Charakterisierung
Authors: Schnitzer Ronald , Chladil Harald F. , Scheu Christina , Clemens Helmut , Bystrzanowski Slawomir , Bartels Arno , Kremmer Sascha 
Published: December 2013

Kurzfassung
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei lamellare Gefügetypen in γ-TiAl-Basislegierungen untersucht. Zum einen erfolgte die Herstellung der voll lamellaren Gefüge mittels einer Glühung im α-Einphasengebiet und anschließend langsamer Abkühlung. Das resultierende Gefüge besteht aus lamellaren γ-TiAl/α2-Ti3Al-Kolonien, wobei diese die ehemaligen α-Körner darstellen. Innerhalb einer Kolonie sind die γ/α2-Lamellen parallel angeordnet und weisen eine bestimmte kristallographische Orientierungsbeziehung auf. Zum anderen konnte mit Hilfe der Massivtransformation und anschließender Auslagerungsglühung eine neuartige lamellare Mikrostruktur eingestellt werden, die auf konventionellem Weg nicht realisierbar ist. Dabei scheiden sich aus dem massiv transformierten γm feine α2-Ti3Al-Lamellen aus, die in einem Winkel von 70,5° zueinander orientiert sind. Neben einer ausführlichen Beschreibung der Mikrostruktur werden die Orientierungsbeziehungen beider lamellarer Gefügetypen während der Entstehung beschrieben und die Keimbildung der γ-Lamellen in α-Körnern mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) untersucht.
Material Analysis of the Late 19th Century Iron Based Heritage Listed Constructions
Authors: Audy Jaromir , Audy Katarina 
Published: December 2013

Abstract
The use of iron based materials in building of highly decorated pavilions, rotundas and large constructions reached its zenith in the second half of the 19th century. Over the following century, due to atmospheric corrosion, many of these historical objects disintegrated so badly that they needed urgent attention from conservation. The present study was set up to examine the metallurgical features of two famous buildings — the Palm House in the Botanic Garden in Adelaide, South Australia (S. A.) and the Band Rotunda in Kosice City in Slovakia, allowing some rules for reconstruction to be laid down. In both cases, the ‘iron based’ construction material and ornaments investigated were made in Germany at the end of the 19th century.
The Production of Ultra Fine Grained Al-SiCp Composites Produced via High Energy Ball Milling
Authors: Özdemir Ismail , Ahrens Sascha , Mücklich Silke , Wielage Bernhard 
Published: December 2013

Abstract
Aluminum-copper alloy EN AW 2017 (Al-3.9Cu-0.6% Mn-0.7%Mg) based composite powders reinforced with 5 and 15 vol. % SiC particulates were produced by high energy ball milling (HEM) process. The milling times range between 10 min and 6 h. After milling for a certain time, i.e., 2 h, the cellular structure of CuAl2 intermetallic particles initially present in the matrix and precipitate at the grain boundaries that were destroyed and distributed along the deformation axis. XRD results clearly showed that the X-ray diffraction peaks of CuAl2 disappear after 2 h milling time suggesting that the submicrometer sized intermetallic CuAl2 particles dissolved into the aluminum matrix. This was also confirmed by SEM investigation. During subsequent milling of composite blends (2 h and more) the reinforcement particles were heavily fragmented. Thus they exhibited a significant reduction in size. The results indicate that the particle size of SiC and CuAl2 was refined greatly after 6 h of high energy ball milling. However, it is clear that the particle size distribution even after the longest period of milling, 6 h, showed no significant narrowing. The crystallite size of the composites was reduced to below 45 nm which was confirmed by X-ray line broadening analysis.
Einfluss von Aluminiumnitrid auf die Hochtemperaturduktilität von stranggegossenen Brammen
Authors: Winkelhofer Florian , Parteder Erik , Clemens Helmut , Leitner Harald , Spiradek-Hahn Krystyna , Kozeschnik Ernst 
Published: December 2013

Kurzfassung
Während des Stranggießprozesses treten in der erstarrten Strangschale der Brammen thermisch und mechanisch induzierte Spannungen und Dehnungen auf, die bei ungünstiger Prozessführung gepaart mit dem spezifischen Werkstoffverhalten zu Rissen führen können. Eine wichtige Phase im Prozessablauf ist die γ-α-Umwandlung, welche die Duktilität des Werkstoffes stark verringert und die Rissgefahr erhöht. Zusätzlich sollten sich laut Literatur feine Aluminiumnitridausscheidungen negativ auf Hochtemperatureigenschaften der Stähle auswirken. Ziel der Arbeit ist es, die möglichen Auswirkungen von Aluminiumnitrid-Ausscheidungen für Baustähle im Legierungsbereich um 0,2 Masse-% Kohlenstoff anhand von Heißzugversuchen zu untersuchen.
Die Ergebnisse der Heißzugversuche in Verbindung mit den mikrostrukturellen Untersuchungen ergaben jedoch, dass unterschiedliche Abkühlbedingungen keinen signifikanten Einfluss auf die Hochtemperaturduktilität haben.
Experimentelle Untersuchungen über Schneid- und Verschleißcharakteristiken der TiCN-CrN-beschichteten C 80-Stähle
Authors: Cakan Ahmet , Özkaner Vedat , Yildirim M. Mustafa 
Published: December 2013

Kurzfassung
Harte Plattierschichten aus Titanium Karbonitriden (TiCN) und Chromnitriden (CrN) werden heute in der Metallbearbeitung und Werkzeugindustrie, vor allem zum Schutz der Span abhebenden Schneidwerkzeuge gegen Verschleiß- und Korrosionswirkungen, genutzt. In dieser Arbeit wurden die Oberflächen der Schneidspitze der aus unlegiertem C 80-Stahl hergestellten Scheidwerkzeuge mit einer Lichtbogen-Dampfabscheidungstechnik (CAVD) mit dünnen TiCN- und CrN-Schichten kathodisch überzogen. Die Schneidcharakteristiken und Verschleißverhalten der erhaltenen Schneidwerkzeuge wurden an einer konventionellen Drehbank experimentell untersucht. Die Veränderung der chemischen Zusammensetzung und die Eigenschaften der mit Nitrid-Schichten plattierten Oberflächen wurden mit SEM-Aufnahmen, mit einer so genannten “line scan“-Analyse und mit röntgenographischen Diffraktogrammen (XRD) bestimmt. Schneidfähigkeitsprüfung und Verschleißverhalten der erzeugten Werkzeuge, deren Schneidspitze mit sehr dünnen TiCN- und CrN-Schichten überzogen wurden, wurden mit einem im Monitor direkt verfolgbaren System (on-line monitoring System) ermittelt. Die Ergebnisse zeigten unter anderem, dass die TiCN-plattierten Scheidwerkzeuge mehr Verschleißwiderstand aufwiesen, als diejenigen, die mit CrN-Schichten überzogen wurden.
Entwicklung eines Mikrostrukturatlanten für die neuesten hitzebeständigen Schleudergusswerkstoffe
Authors: Berghof-Hasselbächer E. , Schütze M. , Schorr M. , Gawenda P. , Hoffman John J. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit skizziert die Entwicklung eines umfassenden Gefügeatlanten, der die mikrostrukturellen Veränderungen der hitzebeständigen Schleudergusswerkstoffe HP-modifiziert, HP-mikrolegiert und 35Cr/45Ni nach Langzeit-Kriechversuchen und Einsatz unter Betriebsbedingungen als Funktion der Auslagerungstemperatur und -dauer detailliert durch die Betrachtung mit verschiedenen Verfahren dokumentiert. Zur Gefügecharakterisierung kamen die folgenden Untersuchungsmethoden zum Einsatz: Lichtmikroskopie im Auflicht-Hellfeld am ungeätzten und geätzten Schliff, Differential-Interferenz-Kontrast, Interferenzschichten-Metallographie, Bildanalyse, Rasterelektronenmikroskopie, Elektronenstrahlmikroanalyse. Die Zusammensetzungen der Ausscheidungen wurden analysiert und die entsprechenden Karbide und intermetallischen Phasen identifiziert. Die Phasenanteile wurden bildanalytisch am mit Zinkselenid bedampften Schliff mit Echtfarbensegmentierung quantifiziert. So konnten Diagramme entwickelt werden, die die Kinetik der Phasenumwandlung als Funktion der Auslagerungsdauer für bestimmte Temperaturintervalle aufzeigen. Der Gefügeatlas stellt somit eine ausführliche Informationsquelle zur Beurteilung des Alterungszustandes und zur Einschätzung der Restlebensdauer von hitzebeständigen Schleudergusswerkstoffen dar, die in dieser Form bisher noch nicht erhältlich war.
Digital Light Microscopy of Macroporous Ceramics Processed by Consolidation Casting with Mixtures of Native Starches
Authors: Cruz Tessie G. , de O. Hein Luis Rogerio , de Siqueira Rafael Humberto M. , de Carvalho Kelly Cristina C. 
Published: December 2013

Abstract
Porosity in starch consolidation casting technique is rightly related to original size and morphology of starch granules, leaving a pore structure after burning out. This work reports the results for the addition of different native potato and corn starch proportions in suspensions with TiO2 (rutile) powder. Gelling temperature have been defined after observation under light microscopy using a heating stage. Analysis of porous network and isolated pores have been done from images of samples surfaces obtained by depth from focus reconstruction, revealing a qualitative correlation of pores characteristics and starches additions in suspensions, suggesting that the presence of isolated or interconnected pores can be handled by starches selection to control the amylopectin and amylose contents in slurries. Also, the analysis of porous fraction distribution shows no consistent pattern through specimens’ volume according to starches in mixtures.
Investigation on Manganese Sulfide Inclusion Sizes in 50CrMo4 Steels by means of Fractography, Micrograph Analysis and Immersion Ultrasound
Authors: Temmel Cornelius , Karlsson Birger , Torresvoll Ketil , Fallqvist Christopher 
Published: December 2013

Abstract
Increasing loads in powertrain components have put manganese sulfide inclusions in the spotlight of engineers. The indigenous sulfides are accounted responsible for the poor fatigue performance of highly loaded steel parts. In order to relate fatigue performance to manganese sulfide inclusion size, an accurate geometrical description of the sulfides is necessary. Fatigue testing generally reveals maximum inclusion sizes, since the largest inclusions will initiate fatigue failure. Micrograph analysis and immersion ultrasonic testing have been carried out in order to compare those methods with the referenced values of fatigue testing. It showed that immersion ultrasound is not capable of detecting manganese sulfide inclusions of the present sizes. Micrograph analysis, however, is applicable, if analysis data is modified subjectively.
Effects of Heat Treatment on the Machinability of Cr-Ni Stainless Steels with Si and Mn Additives
Authors: Yaz Mehmet , Kök Metin , Turhan Hüseyin 
Published: December 2013

Abstract
In this work, the machinability of Cr-Ni austenitic stainless steels with Si and Mn additives was investigated based on tool life and tool wear by turning process without coolant on twelve different specimens in as-cast and heat-treated states. Metal removing process was carried out for four different cutting speeds using HSS cutting tools, while a cutting depth of 1.5 mm and a feed rate of 0.1 mm/min were kept constant. The effects of changes in microstructure with respect to addition elements and heat treatments on the tool wear and the hardness were examined. It was seen that the machinability for all of the specimens was not so good with the tools used. Although the hardness of the materials, which were as-casting, increased slightly with increasing the content of Cr and Ni addition elements, the machinability of these materials was not affected positively or negatively with respect to these elements. As heat treatments increased the hardness of the materials, the optimum tool lives were obtained in the machining of water quenched specimens. It was found that cutting speed was the most influential parameter on tool life.
Implementation of the Infrared Thermography for Thermo-Mechanical Analysis of the AlSi Cast Piston
Authors: Manasijevic S. , Radisa R. , Markovic S. , Raic K. , Acimovic-Pavlovic Z. 
Published: December 2013

Abstract
In this paper, the possibility of implementation of the infrared thermography as a technical systems’ diagnostic method is investigated. The infrared thermography as a contemporary method was used for visualization of the working conditions in the piston of an automotive engine as well as for analyzing of the thermal changes the piston sustained under exploitation. The obtained results were used to define the properties of the alloy used for production of the piston for a highly loaded diesel engine. In such way, the problems caused by erroneous choice of the material could be avoided.
Einfluss des Schweißens auf die Hochglanzpolier- und Narbeignung eines kupferlegierten martensitaushärtbaren Kunststoffformenstahles
Authors: Ernst Claudia , Richert Svenja 
Published: December 2013

Kurzfassung
In der vorliegenden Studie wird der Einfluss des Schweißens, insbesondere des Schweißzusatzwerkstoffes und der Wärmenachbehandlung, auf die Hochglanzpolier- und Narbeignung unter Berücksichtigung metallographischer Untersuchungsverfahren an dem von den Deutschen Edelstahlwerken vertriebenen kupferlegierten Kunststoffformenstahl Thyroplast PH × Supra gezeigt. Es wurde nachgewiesen, dass der Werkstoff im lösungsgeglühten und ausgelagerten Zustand grundsätzlich im Rahmen von Reparaturen und konstruktiven Änderungen des Werkzeuges schweißbar ist. Ein negativer Einfluss des Legierungselementes Kupfer auf die Schweißbarkeit wurde nicht festgestellt. Das Schweißen kann beispielsweise mit dem artähnlichen Werkstoff Cronitex 470 — 17Cr/4Ni/4Cu oder mit einem niedrig kohlenstoffhaltigen, korrosionsbeständigen Zusatzwerkstoff mit martensitischer Gefügeausbildung im vorgewärmten Zustand durchgeführt werden.
Im Folgenden wird anhand von drei Beispielen das fotochemische Ätzverhalten einer Struktur in der Schweißzone und dem Grundwerkstoff, unter Verwendung unterschiedlicher korrosionsbeständiger Schweißzusatzwerkstoffe und verschiedener Temperaturführung, gezeigt.
Mikrostrukturelle Charakterisierung von PH 13-8 Mo Maraging-Stählen
Authors: Schnitzer Ronald , Hochfellner Rainer , Nöhrer Matthias , Schober Michael , Clemens Helmut , Zinner Silvia , Leitner Harald 
Published: December 2013

Kurzfassung
Maraging-Stähle zeichnen sich durch eine günstige Kombination von hoher Festigkeit bei gleichzeitig akzeptabler Zähigkeit aus. Ihre Mikrostruktur besteht aus einer martensitischen Matrix, in der intermetallische Ausscheidungen eingelagert sind und einem, je nach Wärmebehandlung und Legierungszusammensetzung variierenden, geringen Anteil an Austenit.
In dieser Arbeit werden Methoden und Verfahren angeführt, um die Mikrostruktur von Maraging-Stählen umfassend zu charakterisieren. Neben der ehemaligen Austenitkorngröße, dem Martensit und den intermetallischen Phasen umfasst dies auch den rückumgewandelten Austenit, der während der Wärmebehandlung entsteht. Neben der Beschreibung des Wachstums der Austenitkörner mithilfe des Gesetzes vom isothermen Kornwachstum werden hochauflösende Methoden wie Rückstreuelektronenbeugung (EBSD), Transmissionelektronenmikroskopie (TEM) und Atomsonde (AP) angewendet.
Untersuchungen zum Einfluss der Kornorientierung auf Nanoindentations-Messungen an Reineisen
Authors: Pfetzing Janine , Wagner Martin F.-X. , Zarnetta Robert , Tak Kwan-Gyu , Eggeler Gunther 
Published: December 2013

Kurzfassung
Bei Lasten im mN-Bereich und Eindringtiefen im nm-Bereich erlauben Nanoindentations-Versuche die Untersuchung der lokalen mechanischen Eigenschaften einzelner Körner. Dabei ist ein Einfluss der Kornorientierung auf Elastizitäts-Moduli und Härte zu erwarten. In dieser Arbeit wird der Einfluss der Kornorientierung auf Nanoindentations-Messungen an reinem α-Eisen dokumentiert. Einzelne Körner mit <001>-, <101>- und <111>-Oberflächennormalen werden per Rückstreu-Elektronenbeugung identifiziert und anschließend indentiert. Die Kornorientierung hat einen deutlichen Einfluss auf die ermittelten Härtewerte, aber einen vernachlässigbaren Effekt auf richtungsabhängige E-Moduli. Diese Ergebnisse können durch die Art der Aktivierung der Gleitsysteme und durch den komplexen Spannungszustand unter der Indenterspitze erklärt werden und zeigen den Einfluss anisotroper elastischer und plastischer Eigenschaften auf Nanoindentations-Messungen.
Henry Clifton Sorby — ein Privatgelehrter begründete vor rund 145 Jahren die Metallographie
Authors: Piersig Wolfgang 
Published: December 2013

Kurzfassung
Dieser Text ist eine Würdigung H.C. Sorbys, des Begründers der klassischen Metallographie, der mikroskopischen Petrographie, der Mikrospektroskopie und der wissenschaftlichen Sedimentation. Nach der Darstellung der ersten visuellen Betrachtungen von Metalloberflächen und Metallbruchgefügen führt der Text über die erste mittels optischer Mittel wie Lesesteinen, Lupen, Vergrößerungsgläsern und einfachen Mikroskopen vorgenommenem Beschau bis hin zum makroskopischen und mikroskopischen Erschließen, Identifizieren, Festhalten und Photographieren der wahren Metallgefüge. Es folgen Angaben zu Sorbys Vita, namentlich zu seinem Lebenswerk für die Wissenschaft, und insbesondere zu seiner Maxime, “Ziel muß es sein, die Ursachen der Dinge zu entdecken” [18, 43]. Des Weiteren sind die bedeutendsten Veröffentlichungen von Henry Clifton Sorby und seine wichtigsten Vorträge auf den Tagungen wissenschaftlicher Institutionen und Gesellschaften mit eingebunden, wie auch die erhaltenen Anerkennungen.
An Investigation on Weldability of AISI 304 and AISI 1040 Steels on Friction Welding
Authors: Celik Sare , Dinc Dincer , Yaman Ramazan , Ay Irfan 
Published: December 2013

Abstract
In welding technology, joining processes of different materials, which have dissimilar crystal structures are difficult. Welding of different materials becomes very important to reduce costs. Furthermore, the friction welding method is processed in lower temperature than the melting temperature. Especially, this is a big advantage to overcome difficulties that occur in the heat affected zone during usage of conventional methods.
In this study, the weldability of AISI 304 stainless steel and AISI 1040 carbon steel by friction welding is studied. During the welding process, temperature variations in the welding zones were measured with an infrared temperature measurement device. After welding of the samples, tensile and hardness experiments were carried out. For metallographic investigations, optical microscope and scanning electron microscope (SEM) pictures were taken. Energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis was carried out for composition investigations on welding and heat affected zones. As a result, these two steels could be joined by friction welding for industrial usage.
Crevice-Galvanic Corrosion in Aluminium Shower Curtain Poles
Authors: Birol Feriha , Birol Yucel 
Published: December 2013

Abstract
Light microscopy, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis were employed to identify the key factors responsible for the crevice-galvanic corrosion of shower curtain poles produced from EN AW-6060 alloy. The corrosion process has started between the aluminium poles and the metallized plastic hooks used to hang the shower curtains on the poles. The highly alkaline bathroom cleaning agent has penetrated between the aluminium profile and the plastic hooks leading to the dissolution of the unusually thin anodic oxide layer. The aluminium profile which has been stripped of its anodic oxide locally via crevice corrosion is then allowed to contact the Ni-, Cr- and Cubearing coating of the plastic hooks. The corrosion process has accelerated due to a galvanic couple effect as evidenced by the analysis of the corroded regions where Cu and Ni were abundant.
Beitrag zum Verständnis von Solingenstahl des 19 Jahrhunderts
Authors: García Sánchez Laura , Azor Lafarga Alberto , Javier Criado Martín A. , Criado Portal Antonio J. , Dietz Christian 
Published: December 2013

Kurzfassung
Zwei im späten 19. Jahrhundert in Solingen angefertigte Blankwaffen wurden einer eingehenden metallographischen und chemischen Untersuchung unterzogen, wobei die gemessenen mechanischen Eigenschaften einer Struktur von feinlamellaren Perlit zugeordent werden konnten. Der Produktionsprozess wurde daraufhin unter Verwendung einer modernen Stahlsorte mit einer der bei der Herstellung der Blankwaffen möglichst ähnlichen Zusammensetzung nachvollzogen, wobei ein Material mit fast identischen Eigenschaften erhalten werden konnte.
Zum Mechanismus des Ausscheidens von Ag auf der Oberfläche von Ag-Sn-In-Legierungen bei der Inneren Oxidation
Authors: Wiehl Gunther , Kempf Bernd , Rettenmayr Markus 
Published: December 2013

Kurzfassung
Ag-Sn-In-Legierungen mit zwei unterschiedlichen Sn/In-Gehalten wurden zur Beobachtung von Ag- Ausscheidungen auf der Probenoberfläche innerlich oxidiert. Es wird gezeigt, welchen Einfluss die Probenpräparation (Verformungszustand der Oberfläche), die Oxidationstemperatur und die Ausgangskonzentration auf die Ausbildung der Ag-Ausscheidungen bezüglich kristallographischer Orientierung und Morphologie haben. Auf ionenstrahlpräparierten Probenoberflächen entstehen unter definierten Oxidationsbedingungen und Ausgangskonzentrationen facettierte Ag-Ausscheidungen mit derselben kristallographischen Orientierung wie die Substratkörner, auf mechanisch präparierten Probenoberflächen werden zufällig orientierte Ausscheidungen beobachtet. Der Einfluss von dünnen äußeren Oxidschichten auf die Morphologie und die kristallographische Orientierung der Ag-Ausscheidungen wird diskutiert.
A Mechanical Method for Preparing TEM Samples from Brittle Films on Compliant Substrates
Authors: Taylor A.A. , Cordill M.J. , Moser G. , Dehm G. 
Published: December 2013

Abstract
Preparing transmission electron microscopy (TEM) samples from thin films is technically challenging and traditional preparation routes can sometimes introduce unacceptable artefacts or even prove impossible. A novel method of preparing plan view TEM samples from thin films by a purely mechanical method is assessed. Two examples of films prepared by this route are briefly presented, a Cr film on PET and an amorphous AlxOy film on Cu. The application of this method allows for TEM analysis of the Cr film without the problems associated with a polymer such as PET disintegrating under the electron beam. For the AlxOy films it is demonstrated that this purely mechanical preparation prevents crystallisation of the film resulting from conventional ion milling preparation routes. The technique also allows for an upper bound of thickness approximation for these films.
Metallografische Methoden in der Archäologie
Authors: Berger Daniel 
Published: December 2013

Abstract
This short article will show with three current examples how metallographic methods can be used to answer archaeological questions and which kind of information these methods provide. Besides the Nebra Sky Disk, the examination of metal specimens taken from an Iron Age torc as well as from medieval moulds is described. These artefacts are part of the collection of the State Museum for Prehistory in Halle (Saale) in Saxony-Anhalt.
Chances and Limits of Computer Tomography in Materialographic Investigations
Authors: Faust W. , Noack E. , Michel B. 
Published: December 2013

Abstract
The spectacular perceptions into the volume of structural parts which can be achieved by computer tomography (CT) readily give the impression that materialographic microsection examinations can be omitted. The display of the volume, which is three-dimensional, permits to detect pores and their distribution or measure inner structures in a non-destructive way at an accuracy which has been unknown up to date. A failure analysis makes it possible to locate and assess damage or defects without interfering with the material composite. The CT also enables to non-destructively investigate structural parts which contain liquid, rubber-like or hazardous substances and, hence, are accessible to a microsection analysis only under certain conditions.