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Factors Affecting the Intrinsic Anti-Oxidative Activity of Carbon-Nanofibers — Metallic Impurities
Authors: Zeynalov Eldar B. , Aliyeva Aygun Z. , Friedrich Joerg F. 
Published: December 2013

Abstract
It is reasonable to assume that the existence of inherent anti-oxidizing activity of nanotubes and nanofibers (CNT, CNF) would be a good tool for solving the problem of oxidative stability of polymer composites. CNT/CNFs have electron affinities similar to those of fullerenes and are therefore capable of acting as radical traps in free radical chain reactions, we found good evidence in our earlier works. Here, the anti-oxidizing activity of commercial carbon nanofibers of herringbone structure CNF-HB was examined with the aim to quantitatively assess the interference of Ni impurities. The model initiating the aerobic oxidation of cumene was used to determine the kinetic parameters of anti-oxidizing activity of commercial and purified CNF-HBs. CNF-HB inhibits the model reaction according to the mechanism of trapping of peroxy radicals: the oxidation proceeds with pronounced induction period and kinetic curves linearly at the semi-logarithmic coordinates (especially in the case of purified samples). For the first time effective concentration of inhibiting centres and inhibition rate constants for the CNF-HB have been determined. The inhibition rate constant is equal to k7 = (6 ± 1.0)×103 l mol−1 s-1 that is typical for the anti-oxidants of average force.
Investigations on Local Fatigue by Infrared Thermography
Authors: Medgenberg Justus , Ummenhofer Thomas 
Published: December 2013

Abstract
Modern infrared (IR) thermography as a non-contacting, high resolution and full-field measurement technique offers a promising tool for various applications in experimental fatigue studies. Despite the tremendous advances in IR-camera, computer and data processing technology, infrared measurements have so far rarely been applied to the assessment of localized fatigue phenomena. The aim of this paper is to present basic considerations and experimental results of an application of infrared thermography for damage studies during fatigue tests on mild steel S355. For this purpose high-resolution infrared image sequences have been acquired during high cycle fatigue testing. The data is analyzed with respect to linear thermoelastic and nonlinear phenomena, which allows characterizing the local fatigue behavior. Experimental studies on unnotched, mildly notched, and welded specimens under different testing conditions are presented. The results confirm the high potential of the application of infrared thermography during experimental fatigue studies.
Production of a Glass Fiber Reinforced Polymer Matrix Composite by Injection Moulding and its Characterization
Authors: Karaaslan Ahmet , Sabanci Sender , Atapek Hakan 
Published: December 2013

AbstractPolymer matrix composites have a great importance and a wide range of fields of application due to their superior mechanical, physical, and chemical properties. Polymer matrix composites are generally used in aerospace, aircraft, chemical, defence, automotive, and medical industries. Matrix and fiber technologies have had a great development in the last 30 years. The major disadvantage of composite materials are the high production costs. Injection moulding techniques are very useful for production of short fiber reinforced polymer matrix composites. In this study, production of short fiber reinforced polymer matrix composites has seen examined and miscallenous reinforced and matrix materials are described.
Effect of Graphite Addition on Resin Bonded Dolomite Refractories
Authors: Yeprem H. Aygül , Genc Yasin 
Published: December 2013

Abstract
Doloma (sintered dolomite) having a 0.5 wt.-% optimum mill scale content were used to form bricks with addition of resin and graphite, so that the effects of graphite was evaluated. Dolomites were first sintered at a temperature of 1750°C for four hours, and then mixed with various additives to prepare mixtures. These mixtures were pressed under 1100 kg/cm2 pressure. Graphite free and 10 wt.-% graphite containing bricks were produced. The bricks were cured at a temperature of 300°C for three hours, and this was followed by inspection of their bulk density, apparent porosity, and cold crushing strength and thermal expansions. Then, the bricks were baked at 1000°C for two hours, and the same tests were applied. The properties of brick samples were compared, and SEM and X-Ray techniques were performed to examine the structural features.
Deformation Character of the Aluminum Alloy AA 6063 Depending on the Homogenization State
Authors: Kelesoglu Ergün , Erarslan Yaman , Özer Gökhan 
Published: December 2013

Abstract
In the work for this contribution, homogenization heat treatment was evaluated with respect to its effect on deformation ability of AA6063 aluminum alloy which is a widely used extrusion alloy. The samples machined from extrusion billets were homogenized at 540°C, 560°C and 580°C for a time period of 2, 4, 6, 8 and 10 h. The homogenization state of the samples was assessed via microstructure examination. The hardness of the samples was determined using Brinell hardness method. Tensile test was carried out in order to evaluate the deformation ability. Tensile strength and elongation at rupture were compared depending on the homogenization state of the alloy. Depending on the homogenization grade, the elongation at rupture was increased, and samples showed a gradual shift from brittle fracture to ductile fracture.
Computed Tomography Metrology in Industrial Research and Development
Authors: Kasperl Stefan , Hiller Jochen , Krumm Michael 
Published: December 2013

Abstract
In non-destructive testing, Computed Tomography (CT) is increasingly used for dimensional measurement tasks such as the industrial inspection of work pieces. Besides the determination of the measurement uncertainty, the improvement of the image quality is subject of current research in order to establish CT as a measuring device.
Einfluss der Härtung auf die Materialeigenschaften eines Harnstoffharzes
Authors: Jaunich Matthias , Stark Wolfgang 
Published: December 2013

Kurzfassung
Über die in der Technik weit verbreitete typisierte Harnstoffformmasse UF 131.5, ein Aminoplast, wird berichtet, dass sie im Zuge der thermisch aktivierten Vernetzungsreaktion wegen „Überhärtung‟ mangelhafte Eigenschaften annimmt. Zur Verifizierung dieses Effektes werden mithilfe der Ultraschall-Prozesskontrolle gezielt Proben unterschiedlicher Aushärtegrade hergestellt. Sie werden mit verschiedenen Methoden, wie der „Kochprobe‟ und der Thermoanalyse, charakterisiert und auf ihre Materialeigenschaften untersucht. Dabei zeigt sich ein deutlicher Einfluss der Härtezeit auf die Glasübergangstemperatur der Formmasse. In den mechanischen Eigenschaften ist eine Veränderung allerdings nur in der Schlagzähigkeit festzustellen, die sich mit steigender Härtezeit sogar wesentlich verbessert.
Mechatronisches System Werkstoffprüfmaschine
Authors: Findeisen Dietmar 
Published: December 2013

Kurzfassung
Elektronisches Messen mechanischer Größen und Antriebsregelung in der Prüftechnik waren die Wegbereiter zur neuzeitlichen Prüfmaschine, die in Teil 2 näher untersucht wird. Bestehend aus den Komponenten Sensor, Aktor und Informationsverarbeitung ist die Prüfmaschine das Ergebnis einer Technologieintegration, also ganzheitlich zu betrachten. Zusammen mit dem Grundsystem Prüfobjekt bilden die Komponenten der Maschine ein mechatronisches System, dessen Funktionszusammenhang sich durch Gleichungen und Diagramme im Sinne der Systemtheorie beschreiben lässt. Bei den Diagrammen handelt es sich um blockorientierte Darstellungsebenen, die das jeweilige Übertragungsverhalten durch den Signal- bzw. Energiefluss in den Vordergrund stellen. Auf diesen Ebenen kann man neuzeitliche von konventionellen Prüfantrieben nach Wirkungsablauf und Energieübertragung eindeutig abgrenzen. Das Teilsystem „Beanspruchungseinrichtung‟ ist in seinem Verhalten vom Aktor, insbesondere durch die Art des verwendeten Energieträgers bestimmt. Die für Prüfsysteme wichtigsten Aktoren werden nach Aufbau und Wirkungsweise vorgestellt. Für Langzeitversuche, vornehmlich mit schwingender Beanspruchung, rückt der vom Verstärkerprinzip des Aktors abhängige Energieverbrauch zunehmend ins Blickfeld. Die Auswahl der Prüfmaschine erfolgt daher nicht allein nach Gütekennwerten der Signalübertragung. Vielmehr ist die Energieeffizienz des Prüfantriebs in einen qualitativen Systemvergleich einzubeziehen.
Determination of Corrosion Layers and Protective Coatings on Steels and Alloys used in Simulated Service Environment of Modern Power Plants
Authors: Nickel Hubertus 
Published: December 2013

Abstract
The development of modern power generation systems with higher thermal efficiency requires the use of constructional materials of higher strength and improved resistance to the aggressive service atmospheres. The following two examples are discussed: 1. The oxidation behaviour of 9 wt.-% Cr steels in simulated combustion gases: The effects of O2 and H2O content on the oxidation behaviour of 9 wt.-% Cr steels in the temperature range 600—800°C showed that in dry oxygen a protective scale was formed with an oxidation rate controlled by diffusion. In contrast, that in the presence of water vapour, after an incubation period, the scale became non-protective as a result of a change in the oxidation mechanism. Oxidation experiments on 10 wt.-% Cr steel in simulated steam atmosphere at 650°C have shown that a hematite layer is already formed. The investigation suggest that several independent processes such as oxide dissociation and solid state diffusion of iron cations in the scale significantly contribute to the overall oxide growth process. 2. The development of light-weight intermetallics of TiAl-basis: TiAl-based intermetallics are promising materials for future turbine components because of the combination of high temperature strength and low density. These alloys, however, posses poor oxidation resistance at temperatures above 700°C. The experimental results showed, that the oxidation behaviour of TiAl-based intermetallics can be strongly improved by minor additions of 1–2 at.-% silver.
International Scientific Laboratory for Laser-Optical Diagnostics in Service for Nondestructive Materials Testing
Authors: Belyi Vladimir , Kazak Nikolai , Khilo Nikolai , Kroening Michael , Schreiber Jürgen 
Published: December 2013

Abstract
The latest achievements developed by the ISL-LOD in the area of elaborating and application of novel optical methods for nondestructive testing and material characterization are discussed. A special attention is given to the application of quasi-nondiffracting Bessel light beams for: i) conical beam-based profilometry for characterization of cylindrical machinery parts; ii) Stokes polarimetry based on super-Gaussian and Bessel beams; iii) Bessel beam-based interferom-etry; iv); quasi-nondiffracting speckle-photometry for remote sensing. Also the description is given of a new thermo-optical method for measurement of thermal diffusion coefficient and hardness of metal and alloys. Finally, a novel method for surface state evaluation based on three dimensional scatterometry technique is described.
Simulationsgestützte Technologiebewertung eines industriellen Röntgenquellenkonzeptes bis 1 MV
Authors: Schultheis Lothar 
Published: December 2013

Kurzfassung
Ein neuartiges technisches Konzept für eine zukünftige Generation industrieller Röntgenquellen im Bereich bis 1MV wird vorgestellt. In Eintank-Bauweise ist eine keramische Kaskaden-Röntgenröhre direkt mit der Hochspannungskaskade verbunden und wird mit SF6 elektrisch isoliert. Zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit des Röntgenquellenkonzeptes wurden Monte-Carlo-Simulationen in der Durchstrahlungsgeometrie spezieller Ziel-Applikationen durchge-führt und diese Ergebnisse mit den Messungen eines Labor-Prototypen verglichen. Damit ist es möglich, in effizienter Weise Wirkungsabhängigkeiten von Designparametern zu verstehen, technologische Leistungsgrenzen abzuschätzen und mögliche Verbesserungspotenziale frühzeitig zu orten. Entwicklungsprojekte können somit schneller und vor allem zielgerichteter durchgeführt werden.
Zeitstandverhalten von Schmiedeteilen aus der Legierung AlSi1MgMn (AA6082)*
Authors: Aegerter Johannes , Finkelnburg Wolf-Dieter , Schaper Michael 
Published: December 2013

Kurzfassung
Untersuchungen an geschmiedeten Bauteilen aus der Legierung AlSi1MgMn (AA6082) zeigen, dass ein Bleigehalt, der geringfügig über der zulässigen Toleranz von 500 ppm liegt, unter Langzeitbeanspruchung bereits bei Raumtemperatur und quasistatischer Belastung zu einem spröden Bruchverhalten und zu einer deutlichen Begrenzung der Lebensdauer führt. Dieses führt zu der Schlussfolgerung, dass die üblichen Qualifikations- und Abnahmeprüfungen im Kurzzeitbereich (Zugversuche und Bauteilprüfungen) nicht ausreichend sind, wenn der Werkstoff geringe Mengen an Blei enthält, auch wenn diese im Bereich der Zulässigkeitsgrenze liegen.
Spannungs- und Schwingungsrisskorrosion
Authors: Mori Gregor , Sonnleitner Robert , Holzleitner Stefan , Panzenböck Michael , Pippan Reinhard 
Published: December 2013

Kurzfassung
In der vorliegenden Arbeit werden Schädigungen an verschiedenen passivierbaren Stählen, die unterschiedlichen mechanischen und chemischen Beanspruchungen ausgesetzt werden, charakterisiert. Die Korrosionsversuche wurden alle in hoch chloridhältigen Medien unter konstanter bzw. zyklischer Beanspruchung durchgeführt. Die Auswertung erfolgte mittels hochauflösender Elektronenmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie sowie Röntgenfotoelektronen- spektroskopie. Bei Spannungsrisskorrosion findet die Rissinitiierung überwiegend durch mechanisches Abgleiten und der Rissfortschritt durch örtliche Auflösung von Gleitbändern statt. Bei schwingend korrosiver Beanspruchung ist bei passiven, hochbeständigen Werkstoffen überwiegend die mechanische Komponente bei Rissinitiierung und -fortschritt dominierend. Bei niedrigen Amplituden kann die Rissinitiierung durch Lochkorrosion stattfinden.
Charpy V-Notch Impact Behaviour of Structural Steels Subjected to Specific Manufacturing Conditions
Authors: Hoffmann Joachim E. , Elicker Mario D. , Clemens Helmut , Lambert Johann , Behr Christoph , Ney Heinz 
Published: December 2013

Abstract
The influence of notch manufacturing on the Charpy V-notch impact behaviour is undesirable and impairs the informative value of the V-notch impact tests. For this reason, specific investigations are carried out in the present part II to resolve more precisely the influence of specifically varied notch manufacturing conditions – surface work hardening, roughness, and residual stresses – on the Charpy V-notch impact behaviour of steel specimens. Here, a solid starting point is provided by the effects of significant geometric parameters on the impact energy (part I), which were obtained from specimens of the same steels manufactured under approximately constant conditions. Specifically varied notch manufacturing conditions (part II) can, as shown, exert an influence on the notch impact energy. The notch impact energy decreases with increasing roughness of the notch root surface and similarly with increasing surface work hardening. Residual stresses caused by manufacturing have virtually no influence. Thus for practical purposes, manufacturing of the notched specimen should be carried out under constant and specified conditions. Attention must be paid to wear of the employed cutting tools.
Microstructure and Interfacial Morphologies of Brazed NiO-YSZ/316 stainless steel using B-Ni2 brazing alloy
Authors: Lee Sungkyu , Kang Kyoung-Hoon , Seon Hong Hyun , Yun Yongseung , Woo Sang-Kook 
Published: December 2013

Abstract
Joining of NiO-YSZ cermet with 316 stainless steel was carried out using B-Ni2 brazing alloy (7 wt.-% Cr, 4.5 wt.-% Si, 3 wt.-% Fe, 3 wt.-% B, 0.06 wt.-% C, 0.02 wt.-% P, Ni-balance, m. p. 972–999 °C), and moderate loading was applied during brazing normal to the joint surface to realize a reliable sealing of the NiO-YSZ cermet anode/316 stainless steel interconnect structure in a SOFC. In the present research, interfacial (chemical) reactions during brazing at the NiO-YSZ/316 stainless steel interconnect were also promoted by addition of an electroless nickel plate to NiO-YSZ cermet as a coating with relevant process variables and procedures optimized during the electroless nickel plating. A special fixture for static loading was designed for filler metal alloy strips to be pre-placed at the joint surface so that during melting of the brazing filler alloy the liquid alloy layer would be perpendicular to the static load direction during brazing. Brazing was performed in a cold-wall vacuum furnace at 1080 °C. Post-brazing examination of interfacial morphologies between NiO-YSZ cermet and 316 stainless steel was performed using the SEM and EDS procedures.
The results indicate that the B-Ni2 brazing filler alloy was fused fully during brazing and a continuous interfacial layer formation and the joint integrity were significantly affected by applied static loading during brazing. The positive loading effect was possibly attributed to the rectification of the joints under load by enhanced diffusion of Fe and Ni atoms from 316 stainless steel to B-Ni2 brazing filler alloy and the consequent increase in the fraction of Fe- and Ni-rich intermetallic phases in the joint. The thickness of the interfacial area, however, remained almost constant at 100 ¼m before and after brazing.
The Production and Testing of Composite Friction Materials
Authors: Subasi Orkun , Mollaoğlu Hatice , Topuz Ahmet 
Published: December 2013

Abstract
Desired characteristics for brake linings are stable friction, low wear rate, light weight, long life, low noise, resistance to corrosion, and acceptable cost versus performance characteristics. This paper presents a research carried out on production of five different friction composites. Hardness, wear resistance, friction coefficients, compression strength, compression elastic modulus, and density of the developed brake lining composites were determined by related test methods. The composition consisting of 10% PbS, 10% ZnS, 10% graphite, 10% steel wool, 2% aramid pulp, 12% novalak type phenolic resin, 8% friction dust, 25% BaSO4, 8% rubber powder, and 5% iron powder was found suitable. All components were mixed homogeneously and hot molded under 35 MPa pressure at 200 °C for 10 minutes. The prepared samples were cured in an air-circulated oven at 200 °C for 6 hours. Normal friction coefficient 0.384, hot friction coefficient 0.370, density 2.22 g/cm3, hardness 70–75 HRL, compression elastic modulus 775 MPa, compression strength 51.87 MPa were found. These test results were compa- tible with commercial brake lining materials.
Ein Sensorkonzept auf der Basis piezoelektrischer PVDF-Folien zur Messung bruchmechanischer Beanspruchungsgrößen
Authors: Bäcker Dennis , Kuna Meinhard , Ricoeur Andreas 
Published: December 2013

Kurzfassung
Ein neues Sensorkonzept zur Überwachung von Ermüdungsrisswachstum in technischen Strukturen wird vorgestellt. Damit können unter Betriebsbelastungen fortlaufend Daten zur Position der Rissspitze und zu den bruchmechanischen Beanspruchungsgrößen gemessen werden. Die erforderlichen Informationen liefert eine piezoelektrische Polymerfolie, die mit der Oberfläche der zu überwachenden Struktur fest verbunden ist. Aus den an einem diskreten Sensorfeld abgegriffenen elektrischen Potenzialen werden in Verbindung mit der Lösung des nichtlinearen inversen Problems die K-Faktoren sowie Risskoordinaten berechnet.
Effects of Shielding with Various Hydrogen-Argon Mixtures on Supermartensitic Stainless Steel TIG Welds
Authors: Eliezer Dan , Nissim Y. , Kannengießer Thomas 
Published: December 2013

Abstract
A number of common defects in stainless steel welding result from the presence of hydrogen in the weld. The service life of the stainless steel joints is further significantly dependent on the presence of hydrogen in the respective environment and the susceptibility of various weld microstructures to hydrogen degradation.
As a relatively new materials generation, supermartensitic stainless steels (SMSS) are increasingly applied to substitute more expensive alloys, particularly in the oil and gas industries. As a result of their martensitic microstructure these alloys are prone to hydrogen assisted cracking (HAC). The resistance of SMSS to hydrogen assisted stress corrosion cracking (HASCC) during sour service has been extensively studied, predominantly for industrial purposes. Studies are primarily conducted with parent materials based on standard test procedures. The principal hydrogen behavior in welded SMSS microstructures has been less investigated. The central objectives of the study are to determine the hydrogen interactions with the microstructure of a Gas Tungsten Arc (GTA) welded SMSS and hydrogen trapping mechanisms.
The interactions of hydrogen with various Tungsten Inert Gas (TIG) welded SMSS microstructures are investigated by means of X-ray diffraction (XRD) and optic (OM) and electronic microscopy (SEM). A number of methods have been employed for the estimation of the quantities of absorbed hydrogen. Hydrogen interaction with structural defects and the characteristics of hydrogen desorption have been studied by means of thermal desorption spectroscopy (TDS), and hydrogen content measurements (LECO analyses). The effects of the respective microstructure on hydrogen absorption and desorption behavior are discussed in detail.
Ausgewählte Einflussgrößen auf die Betriebsfestigkeit*
Authors: Sonsino Cetin Morris 
Published: December 2013

Kurzfassung
Die meisten Bauteile und Strukturen sind während ihrer Einsatzzeit im Betrieb Belastungen mit variablen Amplituden ausgesetzt. Ihre sichere Bemessung, vor allem unter den Gesichtspunkten des Leichtbaus, erfordert grundlegende Kenntnisse bezüglich des Einflusses der Kollektivform, der Art der Belastungs-Zeit-Funktion, des Werkstoffverhaltens, der Schadensakkumulation, Eigenspannungen, Umgebung und Korrosion auf die Lebensdauer. Insbesondere bei der Anwendung von Verfahren zur Verkürzung von Versuchszeiten müssen Annahmen bezüglich der Interaktion vorstehend genannter Einflussgrößen abgesichert sein. Auch eine Substitution von Kollektiven durch eine Einstufenbelastung ist aufgrund der Komplexität des Schädigungsvorganges unter konstanten und variablen Amplituden und der unterschiedlichen Schadensmechanismen nicht immer möglich.
Eine zutreffende Berücksichtigung des Einflusses von variablen Amplituden auf die Lebensdauer erfordert eine Implementierung sowohl von Erkenntnissen aus Laborversuchen als auch von Betriebserfahrungen in rechnerische Bemessungsverfahren.
Einfluss von Faserorientierung, Temperatur und Feuchtigkeit auf das Ermüdungsverhalten von kurzfaserverstärkten Thermoplasten*
Authors: Gaier Christian , Fleischer Harald , Guster Christoph , Pinter Gerald 
Published: December 2013

Kurzfassung
Aufgrund der überragenden Bedeutung des Leichtbaus im Fahrzeugbau versucht man heutzutage immer mehr Bauteile aus Metall durch kurzfaserverstärkten Kunststoff zu ersetzen. Für die betriebsfeste Bauteildimensionierung benötigt man Wöhlerlinien, welche jedoch stark von Faserorientierung, Temperatur, Feuchtigkeit und anderen Einflüssen abhängen. Dazu wurden umfangreiche Probenversuche im Rahmen eines Forschungsprojektes durchgeführt. Für die Lebensdauervorhersage wurden Methoden entwickelt und ein Simulationsprozess etabliert, der Faserorientierung und Faserverteilung als Ergebnis einer Spritzgießsimulation berücksichtigt. Anhand von Praxisbauteilen mit vorhandenen Versuchsergebnissen wurden die neuen Verfahren verifiziert.