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Das Schicht ‐ Grundwerkstoff ‐ Verbundsystem
Authors: Wahl G. 
Published: December 2004

AbstractDie mechanischen Eigenschaften eines Schicht‐Grundwerkstoff‐Verbundsystems werden in einem einfachen Modell betrachtet, in dem Schicht und Grundwerkstoff durch eine ebene Grenzzone voneinander getrennt sind. Nach einer Diskussion der Unterschiede zwischen einem Schichtwerkstoff und dem Vollmaterial gleicher chemischer Zusammensetzung werden Maximalwerte für die Haftfähigkeit bei verschiedenen Bindungsmechanismen diskutiert. Der Einfluß innerer Spannungen auf die Haftung wird für den Fall von Druckspannungen durch eine Kennzahl charakterisiert.
Mechanische Verträglichkeit und Spannungsanalyse bei Verbundwerkstoffen
Authors: Schimmöller H. , Ruge J. 
Published: December 2004

AbstractIn der vorliegenden Arbeit wird eine kurze Beschreibung des Problems der mechanischen Wechselwirkungen und der mechanischen Verträglichkeit in Verbundwerkstoffen gegeben. Die Entstehung von Spannungs‐ und Verformungszuständen durch mechanische Verträglichkeit (Stoffschluß) der Grenzflächen wird diskutiert. Auf den Unterschied zwischen kontinuierlichen und unstetigen Werkstoffübergang in der Grenzfläche wird hingewiesen. Behandelt werden vor allem eben geschichtete Werkstoffe. Hierfür werden Wärmespannungen und thermische Eigenspannungen elastisch‐plastisch berechnet.
Mechanische Meßmethoden
Authors: Strobl W. , Ilschner B. 
Published: December 2004

AbstractDieser Beitrag ist so gegliedert, daß zuerst Messungen an den einzelnen Phasen – etwa Matrix‐ und Verstärkungswerkstoff – zweitens Messungen der rnechanischen Wechselwirkung an der Grenzfläche Matrix/Faser und drittens Messungen der Eigenschaften des Verbundwerkstoffes behandelt werden. Es werden diejenigen rnechanischen Eigenschaften berücksichtigt, die für das Werkstoffverhalten des Verbundmaterials maßgeblich erscheinen.
Untersuchungen an stahlfaserverstärktem Aluminium unter Torsions‐ und Druckbeanspruchungen
Authors: Dawihl W. , Eicke W. 
Published: December 2004

AbstractDie Erprobung eines faserförmigen Verbundwerkstoffes, der durch Herstellungsverfahren und inneren Aufbau als Doppelfaserverbund zu bezeichnen ist und dessen Festigkeitsverhalten durch Grenzschichten und Porosität wesentlich beeinflußt wird, wurde mittels zweier Prüfverfahren durchgeführt:

Es wird die Möglichkeit aufgezeigt, den nutzbaren Querschnitt für den Einsatz des Materials unter Berücksichtigung der qualitätsmindernden Faktoren im elastischen Torsionsversuch zerstörungsfrei zu ermitteln.
Durch Druckversuche wurde eine gute Übereinstimmung mit der hier erweiterten Wellentheorie von Timoshenko und Gere erzielt.

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Trockener Gleitverschleiß an Ingenieurkeramiken und Stählen durch mineralische Stoffe
Authors: Zum Gahr K.‐H. 
Published: December 2004

AbstractIn zwei verschiedenen Modellsystemen wurde der trockene, ungeschmierte Gleitverschleiß oxidischer und nichtoxidischer keramischer Werkstoffe bei Beanspruchung durch Mineralstoffe, wie Flint, Korund und Siliciumcarbid, bei Raumtemperatur untersucht. Zu Vergleichszwecken wurden Stähle und Hartchromschichten mit in die Untersuchungen einbezogen. Variiert wurden die Art und Körnung der abrasiven Minerale sowie die Belastung. Die Ergebnisse zeigen, daß je nach experimentellen Bedingungen der Verschleißwiderstand der Keramiken über bzw. Unter dem der Stähle liegen kann. Hieraus ergeben sich Hinweise auf die Einsatzmöglichkeiten moderner Ingenieurkeramik.
Leistungssteigerung und Qualitätssicherung beim Plasma‐Heißdraht‐Auftrag‐(PHA)‐Schweißen
Authors: Draugelates U. , Bouaifi B. 
Published: December 2004

AbstractWegen der hohen Kosten Für korrosionsbeständige Legierungen wurden grundlegende Untersuchungen für die notwendige Verringerung des Werkstoffeinsatzes durch Herstellung dünner, aufmischungsarmer Schweißplattierungen durchgeführt. Als aussichtsreichstes Verfahren bietet sich dabei aufgrund der bekannten Trennung zwischen dem Anschmelzen des Grundwerkstoffs mit einem Plasmabrenner und dem Aufschmelzen des Schweißzusatzwerkstoffs durch I2R‐Erwärmung das PHA‐Verfahren an. Eine neue Versuchsanlage für das Hochleistungs‐PHA‐Schweißen wurde unter Nutzung moderner Präzisionsstromquellen und einer Prozeßrechnersteuerung entworfen und aufgebaut. Zum Eignungsnachweis dieser Verfahrensentwicklung wurden Untersuchungen am Beispiel einer Alloy‐C4‐Schweißplattierung durchgeführt.
Festigkeitsuntersuchungen an einzelnen Fasern im REM
Authors: Krönert W. , Raith Fr. A. 
Published: December 2004

AbstractEs wird ein neu entwickelter Meßmodul vorgestellt, der es ermöglicht, Zugversuche an einzelnen Fasern mit Durchmessern von wenigen Mikrometern im Raster‐Elektronenmikroskop durchzuführen. Die physikalischen Kenndaten werden anhand von Spannungs‐Dehnungs‐Diagrammen aufgenommen, gleichzeitig kann in‐situ die Veränderung der Mikrostruktur bei bis zu 10 000facher Vergrößerung beobachtet werden. Der meßbare Kraftbereich erstreckt sich von 10−5 N bis 0,4 N. Zusätzlich kann das Festigkeitsverhalten bei hohen Temperaturen durch punktuelle Heizung bis zu 2500°C studiert werden. Die Meßergebnisse werden anhand von Spannungs‐Dehnungs‐Diagrammen sowie durch Photoserien der Mikrostrukturänderungen dargestellt.
Übertragung von Schwingfestigkeitswerten mit dem statistischen Größeneinfluß
Authors: Krä Chr. , Heckel K. 
Published: December 2004

AbstractAusgehend vom Modell des statistischen Größeneinflusses wird mit Hilfe der Basquin‐Gleichung eine Funktion abgeleitet, mit der die Ausfallwahrscheinlichkeit schwingend beanspruchter Bauteile angegeben werden kann. Basierend auf der Auswertung bekannter Versuche kann die Ausfallwahrscheinlichkeit anderer Proben unabhängig von deren Form und Größe vorhergesagt werden. Die Grenzen und Möglichkeiten der vorgestellen Methode werden diskutiert und mit einem umfangreichen Versuchsprogramm überprüft. Die verschiedenen Probeformen wurden aus der Al‐Legierung AlZnMgCu 1.5 (7075 T 7351) gefertigt. Der anrißgefährdete Bereich der Probe wird mit dem Spannungsintegral charakterisiert. Die Lage der Anrisse im Kerbgrund wurde untersucht und in Beziehung zur lokal vorliegenden und für die Rißbildung verantwortlichen Beanspruchung gesetzt.
Implosively manufactured composite Multilayered Foil Cylinders and tubular transition joints
Authors: Blazynski T. Z. 
Published: December 2004

AbstractUsing high energy‐rate implosive techniques, multi‐layered foil and foil mesh reinforced cylinders were manufactured in a range of ordinary engineering alloys based on aluminium, copper and variety of steels. Mechanical Properties of the welded interfaces and of the composites are discussed.Explosive welding of tubular bimetallic transition joints in four different welding systems is discussed together with the effect of the chosen technique on the mechanical properties of the joints.
Bezugselektroden für Korrosionsuntersuchungen bei höheren Temperaturen und Drücken
Authors: Baucke F. G. K. , Wagner G. H. 
Published: December 2004

AbstractNach einem systematischen Überblick über die verschiedenen, bei höheren Temperaturen und Drücken einsetzbaren Bezugselektrodenarten und die Möglichkeiten und Unsicherheiten ihrer Verbindung mit der Meßlösung wird ein einfaches in der Praxis bewährtes, isobares, nicht isothermes System beschrieben, bei dem durch kontrollierte Temperaturprofile Instabilitäten von Thermodiffusionspotentialen sicher ausgeschaltet sind.
Bruchmechanische Prüfung von Keramiken mit R‐Kurvenverhalten
Authors: Will P. 
Published: December 2004

AbstractEntscheidende Verbesserungen der Bruchzähigkeit keramischer Werkstoffe werden mit der Nutzung verschiedener mikrostruktureller Mechanismen der Rißabschirmung angestrebt. In Erwartung einer erhöhten Festigkeit wird zunehmend die Anwendung technischer Keramiken in Bauteilen und Maschinen geplant. Das Ziel des Artikels besteht darin, die Gültigkeit gängiger Sprödbruchverfahren für bruchzähe Keramiken zu überprüfen. Theoretische Aspekte des R‐Kurvenverhaltens für eine versagensrelevante Materialcharakterisierung werden analysiert. Das stabile Rißwachstum und das Versagen bruchmechanischer Standardproben wird unter Verwendung theoretisch simulierter Materialprüfungen abgeschätzt und mit realen Messungen verglichen. Es werden Vorschläge gemacht, die die korrekte Interpretation von Meßwerten sowie günstige Probengeometrien für monolitische Keramikwerkstoffe mit ausgeprägtem R‐Kurvenverhalten betreffen.
Beschreibung des Kriechverhaltens von Gasturbinenwerkstoffen. Teil I: Kriechgleichungen für einzelne Versuchswerkstoffe
Authors: Kloos K.‐H. , Granacher J. , Preußler T. 
Published: December 2004

AbstractDas Verformungsverhalten typischer Gasturbinenwerkstoffe wird mit Ergebnissen aus verschiedenartigen, sich ergänzenden Hochtemperaturversuchen beschrieben. Es werden Kriech‐ und Kontraktionsgleichungen vorgestellt, die für den gesamten anwendungsrelevanten Temperatur‐, Spannungs‐ und Zeitbereich gültig sind.
Herstellung stranggepreßter langfaserverstärkter Glasverbundkörper und Untersuchung ihres Werkstoffverhaltens bei statischer und schwingender Beanspruchung
Authors: Klein N. , Roeder E. 
Published: December 2004

AbstractDas zur Herstellung Siliziumkarbidfaser‐verstärkter Borosilicat‐Glasstäbe verwendete Verbundstrangpreßverfahren erlaubt die Herstellung von Verbunden mit großem Länge/Durchmesser‐Verhältnis. Hierbei bildet sich durch den laminaren Strömungsvorgang im Matrizenkanal eine unidirektionale Faserorientierung in Preßrichtung aus. Da die Verarbeitungstemperatur bei Viskositäten von etwa 108 dPas vergleichsweise niedrig liegt, wird eine thermische Schädigung der Verstärkungsfasern weitgehend vermieden. Die günstige Wirkung der Faserverstärkung wird beispielhaft anhand des charakteristischen Zugverhaltens der Verbundkörper bei ruhender und schwingender Beanspruchung bei Raumtemperatur gezeigt. Die erhaltenen Ergebnisse weisen das Strangpressen als ein geeignetes Verfahren zur Herstellung von Verbunden, bestehend aus Nicalon‐SiC‐Langfasern als Verstärkungskomponente und Duran‐Glas als Matrixmaterial, aus. Infolge der guten Haftungsverhältnisse zwischen Fasern und Matrix besitzen die Probekörper hervorragende mechanische Eigenschaften.
Herstellung, Eigenschaften und Anwendung metallischer Kurzfasern
Authors: Lehnert F. , Lotze G. , Stephani G. 
Published: December 2004

AbstractDas Schmelzextraktionsverfahren (CME) für die Herstellung von metallischen Kurzfasern bietet die Möglichkeit. Unter Ausnutzung der Effekte der Schnellabkühlung neue Wege in der Werkstofftechnik zu gehen.Anhand durchgeführter verfahrenstechnischer und werkstoffspezifischer Grundlagenuntersuchungen sollen hierbei die Fasergeometrie und Werkstoffeigenschaften gezielt ausgenutzt werden. Als Zielstellung sind folgende applikationsnahe Projekte vorgesehen:
Herstellung von Feinstfasern (<50 m̈m) als Ausgangskomponente für hochporöse Werkstoffe
Faserwerkstoffe für heterogene Katalyse
Direktherstellung von MMC‐Teilchen
Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich mit der metallischen Kurzfaser als Einlagerungs‐ und Verstärkungskomponente für Polymerwerkstoffe, Friktionswerkstoffe sowie als Ausgangskomponente für die Pigmentproduktion.
Randschichtzustände von normalisiertem und vergütetem 42 CrMo 4 nach konsekutiven Kugelstrahl‐ und Festwalzbehandlungen
Authors: Lu H. , Scholtes B. , Macherauch E. 
Published: December 2004

AbstractDie Randschichteigenschaften von normalisiertem und vergütetem 42 CrMo 4 nach konsekutiven Kugelstrahl‐ und Festwalzbehandlungen werden vorgestellt und diskutiert. Kugelgestrahlte bzw. festgewalzte Proben weisen insbesondere im normalisierten Zustand charakteristische Unterschiede in den randnahen Versetzungsstrukturen sowie in der Dicke der beeinflußten Randschicht auf. Bei einer konsekutiven Anwendung beider Verfahren wird ein deutlicher Reihenfolgeeinfluß festgestellt. Das zuletzt angewandte Verfahren bestimmt dabei die in der Randschicht vorliegende Mikrostruktur.
Composites of poly(vinyl chloride) and wood fibers. Part II: Effect of chemical treatment
Authors: Kokta B. V. , Maldas D. , Daneault C. , Béland P. 
Published: December 2004

AbstractThis study examines the influence of different cellulose treatments, including coating by latex or by grafting with polymer/vinyl monomers, as well as with various additive dispersants (e.g., stearic acid or anhydrides) and coupling agents (e.g., maleic anhydride, abietic acid, and linoleic acid). The mechanical properties are examined for poly(vinyl chloride) treated hardwood (chemithermomechanical pulp and sawdust). In most cases, properties are improved compared with untreated composites. Among all methods, grafting was found to be the most effective. Coupling agents show better performance compared with dispersants. Linoleic acid is believed to be the best coupling agent.
Processing, microstructure, and failure behavior in short‐fiber‐reinforced poly(ether ether ketone) composites
Authors: Wu Gwo‐Mei , Schultz J. M. 
Published: December 2004

AbstractShort‐fiber‐reinforced poly(ether ether ketone) (PEEK) composites were prepared by a specially designed mold. Both compression‐ and extrusion‐molded plaques were obtained under the same thermal history. The fiber length distribution, fiber volume fraction, and fiber orientation are characterized. The fibers show an in‐plane random orientation in compression‐molded plaques, but they exhibit a 3‐layer fiber orientation well‐known for injection moldings in extrusion‐molded composites. It is the final aim to simulate the rheological and morphologic behavior in injection moldings by using the laboratory designed extrusion/compression mold. Static compact tension (CT) specimens and electron microscopy (EM) were used to investigate the failure behavior. Results showed that crack initiation is the dominant failure energy absorption process in a brittle fracture, whereas crack propagation is dominant in a ductile failure. The extruded composites were mechanically characterized in two orthogonal directions (T‐ and L‐type). The anisotropy factor is reported as 1.2.
Dynamic mechanical properties of poly(2,6‐dimethyl‐1,4‐phenylene ether)‐polystyrene blends
Authors: Stoelting J. , Karasz F. E. , Macknight W. J. 
Published: December 2004

AbstractBlends of poly(2,6‐dimethyl‐1,4‐phenylene ether) (PPO) and atactic polystyrene (PS) have been prepared by mechanically mixing powders of the two polymers and subjecting the mixtures to three different thermal treatments. Three different compositions were studied by the dynamic mechanical and DSC techniques. The weight fractions of PPO in the mixtures were 0.25, 0.50 and 0.75. The dynamic mechanical measurements indicate that partial mixing took place but that two distinct phases, one rich in PS and the other in PPO, exist in all the mixtures studied. Each phase exhibits a characteristic relaxation peak associated with the glass transition of that phase. DSC measurements, on the other hand, reveal only a single glass transition apparently characteristic of the PS rich phase in each case. The results indicate that a given type of experiment will indicate compatibility or incompatibility depending upon the size of the molecular process it represents.
Relationship between thermoelasticity and reinforcement in elastomers: Silica filled silicone elastomers
Authors: Galanti A. V. , Sperling L. H. 
Published: December 2004

AbstractIncreases in modulus, tensile strength, and swelling caused by reinforcing silicone rubber with silica filler were correlated with the thermoelastic parameter, fe/f. A new semiempirical equation of state, containing a generalized front factor, was derived to explain the experimental results. While the retractive force in pure gum elastomers is largely entropic in origin, reinforcement in silicone rubber‐silica systems appears to arise by greatly augmenting the deformational free energy change stored in energetic modes.
Capillary flow instability of ethylene polymer melts
Authors: Blyler L. L. , Hart A. C. 
Published: December 2004

AbstractThe capillary flow instability resulting in extrudate distortion has been studied for ethylene polymer melts using a molecular structure approach. It is found that the instability initiates at a critical value of elastic strain energy independent of (average) molecular weight for linear polyethylene. Once the flow breaks down, a slip interface within the melt is formed near the capillary wall, causing an abrupt increase in volumetric throughput. The velocity gradient within the melt remains continuous through the instability, however. Low molecular weight species present in the molecular weight distribution of linear polyethylene tend to suppress slip. Blends of linear and branched polyethylene exhibit instability behavior characteristic of both components throughout the entire range of composition. Results are discussed in terms of specific molecular mechanisms.
Dynamic melt properties of polymer blends
Authors: Hill A. S. , Maxwell B. 
Published: December 2004

AbstractThe dynamic mechanical properties of blends of polymer melts were measured using the orthogonal rheometer. Two‐phase blends, polyethylene‐polystyrene, polyethylene‐poly‐(methylmethacrylate), and polystyrene‐polymethylmethacrylate, were studied. The in‐phase and out‐of‐phase moduli were measured over the range of composition and at frequencies between 10−4 and 10 revolutions/sec.The out‐of‐phase modulus increases in a monotonic manner with composition. The in‐phase modulus, however, shows a maximum with composition in two cases. Examination of the relaxation spectra of these blends shows that when no maximum occurs it can be written as an additive function of the spectra of the components. In the case where a maximum is observed in the modulus the measured spectrum of the blend is shifted in frequency relative to the calculated one. This is tentatively attributed to slight interpretation and solubility of one phase in the other in these cases.
Physical properties of block copolymers of polydimethyl siloxane and polycarbonate
Authors: Magila T. L. , LeGrand D. G. 
Published: December 2004

AbstractA detailed study of the physical properties of alternating block copolymers of polydimethyl siloxane and bisphenol‐A polycarbonate is presented. The results suggest that the mechanical and optical properties of such materials are dependent upon the presence of associated regions as well as the nature of the chain between such regions. Dielectric, infrared, and DSC data as well as the stress and birefringence strain behavior are presented.
Anomalous transport of hydrocarbons in polystyrene
Authors: Holley R. H. , Hopfenberg H. B. , Stannett V. 
Published: December 2004

AbstractThe transport kinetics and equilibrium concentrations of n‐pentane at high penetrant activities in cast, annealed polystyrene were determined and compared with similar measurements in biaxially‐oriented polystyrene. The rate of Case II (relaxation‐controlled) sorption in biaxially‐oriented polystyrene is three to four times faster than the sorption rate in cast, annealed polystyrene. The Case II sorption process in biaxially‐oriented polystyrene is more highly temperature dependent than in cast, annealed film. The higher activation energies coupled with the larger relaxation‐controlled sorption rates in biaxially‐oriented polystyrene imply the involvement of larger polymer segments in the rate controlling polymer relaxations. The sorption in cast, annealed polystyrene was a position‐dependent relaxation controlled transport process; in contrast the sorption in biaxially oriented polystyrene, albeit relaxation‐controlled, was not position dependent. The position dependence of the Case II sorption appears to be a consequence of the presence of residual benzene in the film which accelerates the rate‐determining relaxations. Desorption measurements at very low penetrant activities were quite similar for both biaxially oriented and cast, annealed polystyrene. The desorption kinetics were Fickian and were only a weak function of polymer orientation at these low activities.
Radiotracer measurements of sulphur diffusion in rubbers
Authors: Mozisek M. 
Published: December 2004

AbstractThe object of measurement was the diffusion of elemental sulphur labelled with the radioisotope S35 in typical representatives for various types of rubber. The highest values of diffusion coefficient have been found in cis 1,4 polybutadiene. The lowest measured value was found for butyl rubber. The activation energy, expressing the temperature dependence of the diffusion coefficients, ranges from 4 to 10 kcal mol−1. For some rubbers studied, the activation energy is to a certain degree dependent upon temperature. The values of the diffusion coefficients and the characteristic constants for their temperature dependence are related to the mobility of the macromolecular segments.
Free volume of liquids and polymers from internal pressure studies
Authors: Bagley E. B. , Scigliano J. M. 
Published: December 2004

AbstractThe free volume, vf, of liquids is defined in many ways. Comparison of solid and liquid behavior indicates that the definition for free volume in terms of the internal pressure of the liquid (∂E/∂V)T, is physically reasonable. Application of the definition of free volume, vf = RT/(∂E/∂V)T, to polymethylenes, coupled with surface energy values, leads to an evaluation of both polymer segmental volume, Ṽs, and free volume per segment, (vf)s, as a function of temperature. These equilibrium thermodynamic measurements of Ṽs and (vf)s lead to an energy of activation for viscous flow in good agreement with viscosity studies. Information of this type could be of great use in considering many current problems in polymer flow such as the effect of pressure on viscosity.
Stress‐strain behavior of styrene‐acrylonitrile/glass bead composites in the glassy region
Authors: Nicolais L. , Narkis M. 
Published: December 2004

AbstractThe effects of temperature, strain rate and filler content on tensile properties of SAN/glass bead composites are studied. A point of discontinuity on the stress‐strain curves for unannealed composites is investigated, annealing results in smooth curves with no discontinuities. A simple model for the filler effect on yield stress is suggested and shown to be in a good agreement with experimental data. A double shifting procedure to account for the temperature and filler effects on yield stress as a function of strain rate is proposed. A single master curve that can be represented by the equation:

relates composite yield stress to strain rate, temperature and filler volume fraction.
Room temperature curing of unsaturated polyesters with cobalt (II) complexes
Authors: Stapfer C. H. , D'Andrea R. W. 
Published: December 2004

AbstractCobalt promoters presently used in the polyester processing industry suffer from many shortcomings ranging from shelf instability to strong discoloration of the resins and relatively poor activity. This paper describes the various performance improvements obtainable with coordination complexes of cobalt which can be used as polymerization accelerators in presence of organic peroxide initiators. These complexes appear to present significant advantages over the conventional cobalt carboxylates. Catalytic activity up to ten times that of cobalt soap was recorded with some complexes in various resin systems, without deleterious effects on physical properties. As gel‐cure modifiers, the compounds evaluated seem to increase the long term shelf stability of pre‐promoted resins while reducing the discoloration and air inhibition during the curing process of polyester thin films.
Ultraviolet depolymerization of photoresist polymers
Authors: Bolon D. A. , Kunz C. O. 
Published: December 2004

AbstractA new method for removal of thin films of photoresist polymers has been found. When polymeric films are exposed to ultraviolet light in the presence of air, the material can be removed leaving an extremely clean surface, free of carbonaceous material. This process has been examined for a variety of photoresist polymers as well as on nonphotoresist polymers and on a variety of substrates. The process offers a new method of photoresist removal.