Teilnehmer G - ULV Leoben

Das Ternäre System CuSnP
In dieser Studie werden DCS/DTA Messungen und Glühversuche durchgeführt
um die Thermodynamik des Systems CuSnP in der Cu-reichen Ecke zu untersuchen.
Ternäres Phasendiagramm CuSnP
Mikrostruktur CuSn11P5
Partner: Diese Studie wird im Rahmen des
CD-Labors für Mehrphasenströmung metallurgischer
Prozesse in Zusammenarbeit mit
Wieland-Werke AG durchgeführt.
Monika Grasser
Lehrstuhl für Modellierung und Simulation
metallurgischer Prozesse
an der MUL seit: 2004
Email: monika.grasser@unileoben.ac.at
www.smmp.at.hm
Zur Person:
Studium: Angewandte Geowissenschaften, Studienzweig
Angewandte Geophysik, Doktorat in der Metallurgie
Um den ternären eutektischen Punkt, die Löslichkeit von
Sn in den P-reichen Phasen und das Auftreten der Snreichen
Phasen im Ternären zu untersuchen werden DTA/
DSC Messungen und Glühexperimente für die beiden
binären wie auch für das ternäre System durchgeführt,
die durch Untersuchungen mit dem Licht- und Rasterelektronenmikroskop
ergänzt werden. Zusätzlich werden
anhand einer eigens für dieses Projekt implementierten
Datenbank Berechnungen mit der Software ThermoCalc
durchgeführt.
REM Bild einer Probe bestehend aus 2 Probenpartnern: innen CuSn20P6, außen reines
Cu. Die Probe wurde mit einer Temperatur von 648°C 6 Stunden lang geglüht.
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
CFD, Modellierung und Simulation von Makroseigerungen
im Strangguss, Computerunterstützte Thermodynamik,
Experimentelle Untersuchungen von Mikrostrukturen

Biomasse als Reduktionsmittel
Untersuchung der Eignung unterschiedlicher Biomassen für den Einsatz als
Ersatzreduktionsmittel in sekundärmetallurgischen Prozessen zur Senkung des
CO 2 -Fußabdruckes.
Um eine Möglichkeit zu schaffen, Biomasse
in metallurgische Prozesse einzugliedern,
ist es nötig, diese entsprechend vor- bzw.
nachzubehandeln, da ihre Beschaffenheit
für einen direkten Einsatz meist nicht
geeignet ist. Vor allem die thermochemische
Umwandlung der Pyrolyse ist hier
zu erwähnen, bei der aus Biomasse Holzkohle
erzeugt wird, welche einen nahezu
idealen Einsatzstoff darstellt. Dafür sollen
in zukünftigen Forschungsaktivitäten, die
ideale Biomasse sowie geeignete Pyrolysebedingungen
für eine optimale Holzkohle
ermittelt werden.
Thomas Griessacher
Nichteisenmetallurgie
an der MUL seit: 2008
Email: thomas.griessacher@unileoben.ac.at
www.nichteisenmetallurgie.at
Zur Person:
Studium Metallurgie (MUL)
derzeit: Dissertation an der Nichteisenmetallurgie der MUL
In Zeiten des Klimawandels gewinnen Themen wie Nachhaltigkeit
und CO 2 -Neutralität immer mehr an Bedeutung.
Deshalb ist es notwendig, biogene und somit klimaneutrale
Materialien nicht nur im Energiesektor, sondern auch in anderen
energieintensiven Branchen, wie der Metallproduktion,
einzusetzen. Derzeit werden Biomassen zum Großteil zur
Erzeugung von Strom und Wärme genutzt. Allerdings enthalten
diese Materialien hohe Gehalte an Kohlenstoff und Wasserstoff,
welche sehr gut als Reduktionsmittel wirken können.
Deshalb ist es Ziel dieser Arbeit, Biomassen in der Metallurgie
einzusetzen, wo sie zumindest teilweise die fossilen Reduktionsmittel
ersetzen sollen.
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
Erforschung bzw. Einsatz von Ersatzreduktionsmitteln in
der Metallurgie
Pyrolyse unterschiedlicher Biomassen

Bauteilprüfung von Piezo-Aktoren
Elektromechanische Charakterisierung von piezokeramischen Vielschicht-Bauteilen.
Ein typisches Dehnungsverhalten eines piezokeramischen Bauteils
zeigt hohe Nichtlinearitäten
P1: hohes E-Feld; Ferro-elektrischer Effekt dominierend P2:
E-Feld = Null; Ferro-elastischer Effekt dominierend
Die Längenänderung (i.e. der Hub) des Bauteils
hängt in komplizierter Weise von den aufgebrachten
elektrischen Feldern und den mechanischen
Lasten sowie vom Ausgangszustand der Keramik
(Polung) und von Alterungsvorgängen ab.
Am ISFK/MCL werden die für das Einsatzverhalten
von Piezostacks relevanten Eigenschaften der vorkommenden
Werkstoffe bestimmt und der Einfluss
des Schichtaufbaus und der Polung auf das Einsatzverhalten
ermittelt.
Hannes Grünbichler
Institut für Struktur- und Funktionskeramik
an der MUL seit: 2006, am MCL seit: 2009
Email: hannes.gruenbichler@mcl.at
www.isfk.at
Zur Person:
Studium Werkstoffwissenschaften an der MUL und
Wirtschaftswissenschaften an der FU Hagen, Deutschland
derzeit: Dissertation am Institut für Struktur- und
Funktionskeramik (ISFK)
Regelsysteme auf Basis piezokeramischer
Bauteile werden erst seit kurzem für Einspritzsysteme
von PKW- und LKW-Motoren
in Serie hergestellt und eingesetzt.
Die Bauteile (Stacks) weisen einen Vielschichtaufbau
aus Keramik/Metall auf. In
den keramischen Schichten werden starke
elektrische Felder erzeugt, die Längenänderungen
des Stacks hervorrufen und
zum Steuern des Einspritzvorganges verwendet
werden. Für die Verbesserung und
Weiterentwicklung solcher Aktoren ist eine
genaue Kenntnis der Eigenschaften seiner
Werkstoffe (Elastizitäts-, Kopplungs- und
Dielektrizitätsmatrizen, Festigkeiten etc.)
entscheidend.
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
Elektromechanische Charakterisierung von piezokeramischen
Vielschicht-Bauteilen
Mechanische Eigenschaften spröder Werkstoffe

Zur Person:
Studium Mining and Tunnelling an der MUL
Kennlinienverfahren
Das Kennlinienverfahren dient zur Beschreibung des Gebirgs- und Systemverhaltens
von untertägigen Hohlraumbauten.
Typische Anwendungsbereiche des Kennlinienverfahrens
sind tiefliegende Tunnel und/oder
Tunnel mit schlechten Gebirgsverhältnissen.
Besondere Berücksichtigung muss die Zeitabhängigkeit
der Verformungs- und Festigkeitseigenschaften
des Gebirges und der Stützmaßnahmen,
insbesonders des Spritzbetons
finden.
Gunter G. Gschwandtner
Lehrstuhl für Subsurface Engineering
an der MUL seit: 2009
Email: gunter.gschwandtner@stud.unileoben.ac.at
www.subsurface.at
Das Kennlinienverfahren dient zur analytischen oder
grafischen Beschreibung des Gebirgs- und Systemverhaltens
von untertägigen Hohlraumbauten.
Ziel des Verfahrens ist es aus der Kombination von
der Gebirgskennlinie (GKL), einem Modell der Entwicklung
der radialen Verschiebungen in Tunnellängsrichtung
(LDP), der Ausbaukennlinie und dem
Einbauzeitpunkt der Stützmittel den notwendigen
Stützmitteleinsatz abzuleiten.
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
analytische Bemessungsverfahren von untertägigen
Hohlraumbauten

Erosionskorrosion an hochlegierten
Edelstählen
Bei der Öl- und Gasförderung werden ca. 15 % der auftretenden Werkstoffschäden
durch erosiv-korrosive Einwirkungen von feststoffhältigen Fluiden hervorgerufen.
Erosionskorrosionsabtrag [mm/a]
100
10
1
0,1
X12Cr13
X3CrNi18-8
X2CrNiMoN22-5-3
X2NiCrMoN29-27-3
10 ± 2 m/s 20 ± 2 m/s
Auftreffgeschwindigkeit [m/s]
59 ± 2 m/s
Der Werkstoffverschleiß infolge Erosionskorrosion
nimmt mit steigender Prüfgeschwindigkeit zu. Bei
geringen Auftreffgeschwindigkeiten ist eine deutliche
Differenzierung der verschiedenen Stähle zu erkennen.
Die Erosionskorrosionsbeständigkeit nimmt mit
höherer Legierungslage und Werkstofffestigkeit zu.
Das Auftreffen der im Prüfmedium enthaltenen Sandpartikel
führt zu einer oberflächennahen Verfestigung
(Härtezunahme) der Werkstoffe. Dieser Effekt kann bei
bestimmten Materialien zu einer verformungsinduzierten
Phasenumwandlung führen.
Joachim Haberl
Lehrstuhl für Allgemeine und Analytische Chemie
CD Labor für örtliche Korrosion
an der MUL seit: 2006
Email: joachim.haberl@unileoben.ac.at
www.unileoben.ac.at/korrosion
Ko-Autor: G. Mori
Zur Person:
Studium der Werkstoffwissenschaften (MUL)
Dissertation am CD Labor für örtliche Korrosion
Die in der Öl- und Gasförderung verwendeten hochlegierten
Werkstoffe werden unter praxisnahen, dreiphasigen
Prüfbedingungen auf ihre Beständigkeit getestet. Bei dem
Prüfmedium handelt es sich um ein Dreiphasengemisch
bestehend aus CO 2 -Gas, Salzwasser und Sand. Der Auftreffwinkel
sowie die Auftreffgeschwindigkeit des Prüfmediums
auf die Probe können variiert werden. Die Auftreffgeschwindigkeiten
betragen bis zu 60 m/s.
Härte [GPa]
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
Grundmaterial
2,5
0 5 10 15 20 25 30 2500
Abstand von der Kante [µm]
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
Einsatz von hochlegierten Werkstoffen in der Öl- und
Gasproduktion
Erosionskorrosion
59 m/s 90°
20 m/s 90°

Schmelzequalität einer Al-Legierung
Die Qualität der Schmelze einer Gießerei ist von entscheidender Bedeutung,
deren Messung ist komplex. Es gibt viele Einflussfaktoren auf die Qualität der
Schmelze.
Aufgrund der hohen Sauerstoffaffinität von Al bildet
sich an der Al-Schmelzebadoberfläche ein Oxidfilm.
Durch Turbulenzen in der Schmelze entstehen
aus dem Oxidfilm der Oberfläche gefaltete Filme,
die im Gussstück zu nichtmetallischen Einschlüssen
werden (neue Oxide sog. Bifilme, können in weiterer
Folge zu alten Oxiden, bzw. harten Einschlüssen
werden). Oxide haben einen maßgeblichen Einfluss
auf die Schmelzequalität. Neue Oxide haben eher
eine flächige Morphologie. Alte Oxide haben eine
voluminöse Morphologie.
Für die Messung der Schmelzequalität gibt es verschiedenste
Methoden. Je nach betrachteter Messung
werden bestimmte Arten von Oxiden besser
in der Schmelze aufgefunden als andere.
Katharina Haberl
Lehrstuhl für Gießereikunde
an der MUL seit: 2007
Email: katharina.haberl@unileoben.ac.at
institute.unileoben.ac.at/giessereikunde
Zur Person:
Studium der Metallurgie (2002-2007)
derzeit: Assistentin und Dissertantin am Lehrstuhl für
Gießereikunde
Da Bifilme mit herkömmlichen Messmethoden (PoDFA,
Prefil, etc.) kaum zu detektieren sind (Bifilme sind nur
wenige nm dick), wurde die neue Methode des erweiterten
Unterdruckdichtetests (UDT) entwickelt. Der
UDT wird im konventionellen Gießereibetrieb zur qualitativen
Ermittlung des Wasserstoffgehaltes eingesetzt.
Der erweiterte UDT stellt eine Möglichkeit dar,
Bifilme an welchen sich Wasserstoffporen ausscheiden,
im Schliffbild zu detektieren und somit Aussagen
über die Schmelzequalität hinsichtlich Bifilme treffen
zu können. Computertomographische Untersuchungen
an UDT-Proben bestätigten die Ergebnisse des
erweiterten UDT.
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
Physikalische Metallurgie
Schmelzequalität, Oxide in Al-Legierungen
Entwicklung von Al-(SE)-Legierungen
Thermodynamische Berechnungen (TCC, DSC/DTA)

Neue Zinklegierungen für das kontinuierliche
Feuerverzinken
Entwicklung von Zn-Al-Mg-Legierungen für das kontinuierliche Feuerverzinken
von Warmband mittels CVGL ® -Technologie.
Die Zn-Al-Mg-Schichten zeigen im Salzsprühtest eine
stark erhöhte Korrosionsbeständigkeit verglichen mit
konventionellen Zinküberzügen. Zur Gefügecharakterisierung
der Beschichtungen kommen Rasterelektronenmikroskop
und Mikrosonde zum Einsatz.
DSC-Messungen in Kombination mit thermodynamischen
Berechungen ermöglichen es, Erkenntnisse
über die Erstarrungsvorgänge zu gewinnen. Auch
bezüglich Weiterverarbeitbarkeit der Überzüge erfolgen
umfangreiche Untersuchungen (wie z.B. Punktschweißversuche).
Alfred Hackl
Nichteisenmetallurgie
an der MUL seit: 2006
Email: alfred.hackl@unileoben.ac.at
www.nichteisenmetallurgie.at
Zur Person:
2000-2006: Diplomstudium Metallurgie
seit 2006: Doktorand
Das Institut für Nichteisenmetallurgie entwickelt
in Kooperation mit der F&E-Abteilung der Firma
Wuppermann neue Zinklegierungen für das kontinuierliche
Feuerverzinken. Um Warmbänder
mit unterschiedlichen Zn-Al-Mg-Legierungen zu
beschichten, wurde das neue CVGL ® -Verfahren
verwendet. Aufgrund der wesentlich kleineren
Zinkmenge zeichnet sich dieses Verfahren durch
eine hohe Flexibilität hinsichtlich wechselnder
Schmelzzusammensetzungen aus. Somit ist es
möglich, Bänder mit einer Vielzahl unterschiedlicher
Legierungen unter Produktionsbedingungen
in relativ kurzer Zeit und in einem akzeptablen
Kostenrahmen zu verzinken.
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
Legierungstechnik
Verzinkung von Stahl
Korrosion von Zinkschichten
Zn-Al-Mg-Beschichtungen

Feuerung für alternative Brennstoffe
Entwicklung einer für die Verbrennung eines alternativen Energieträgers (Ersatzbrennstoff
in Form von Biomasse-Pellets) geeigneten Feuerungsanlage.
Schritt für Schritt wird eine herkömmliche Holz-Pelletsfeuerung
modifiziert, um den neuen Brennstoff
umsetzen zu können. Um Verschlackungserscheinungen
am Rost zu vermeiden bzw. so weit wie möglich
zu vermindern und einen möglichst vollständigen
Ausbrand des Brennstoffes zu gewährleisten, ist die
Primärluft derart zu verteilen und einzustellen, dass
keine zu hohen Temperaturen in diesem Bereich auftreten
können. Durch Variation von Primärluftmenge
und Höhe des Brennstoffbettes wird versucht einen
möglichst vollständigen Ausbrand zu erreichen. Mit
der vorhandenen Infrastruktur von Emissionsmessgeräten
für CO, CO 2 , O 2 , NOx, SO 2 und TSP können
diese überwacht und die verschiedensten Parameter
zur Erreichung möglichst niedriger Emissionswerte
eingestellt werden.
Andreas Hammer
Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik
an der MUL seit: 2006
Email: andreas.hammer@unileoben.ac.at
www.unileoben.ac.at/thermoprozesstechnik
Zur Person:
Studium Verfahrenstechnik MUL
Cleaner Production Center Austria
Reinplan GmbH: Planung von Biomasse-Heizkraftwerken
derzeit: Dissertation am Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik
Die thermische Nutzung von landwirtschaftlichen
Reststoffen wird aufgrund der langfristig steigenden
Energiepreise und des steigenden Bedarfs
am Rohstoff Holz zunehmend interessanter. Doch
gibt es beim Einsatz in Kleinfeuerungsanlagen
verschiedenste Probleme. Dazu zählen vor allem
ein hoher Ascheanfall, der niedrige Ascheschmelzpunkt,
der hohe Stickstoffgehalt im Brennstoff,
eine verlängerte Ausbrandzeit aufgrund der Bildung
eines stabilen Asche-Kohlenstoff-Gerüsts
und ein größerer Abrieb der Pellets gegenüber
herkömmlichen Pellets aus Holz.
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
Feuerungsentwicklung
Energietechnische Optimierungen

Zur Person:
2003: Master: Materials Science & Engineering
2008: Ph.D: Materials Processing Engineering
Macrosegregation Prediction
Prediction of Macrosegregation Formation for Continuous Casting of Ternary
Bronze Alloys.
Calculated Temperature of Continuous Casting Strand
This project is aimed at modeling the macrosegeration
formation during continous casting of bronze.
The CFD software FLUENT was used in combination
with UDF. The solidification of the strand as well as
the formation of macrosegeration were simulated
with a two phase volume averaging model. Phenomena
to be considered include heat transfer,
solute transport, fluid flow, and solid movement at
macroscopic scale of the casting, as well as phase
equilibrium, structure formation, segregation, and
flow at various microscopic scales.
Jing Hao
Lehrstuhl für Modellierung und Simulation
metallurgischer Prozesse
an der MUL seit: 2009
Email: jing.hao@unileoben.ac.at
www.smmp.at.hm
Macrosegregation refers to variations in composition
that occur in alloy castings or ingots and range in
scale from several millimeters to centimeters or even
meters. These compositional variations have a detrimental
impact on the subsequent processing behavior
and properties of cast materials and can lead to
rejection of cast components or processed products.
Because of the low diffusivity of the solutes in the
solid state and the large distances involved, macrosegregation
cannot be mitigated through processing
of the casting after solidification is complete.
Macrosegregation and Velocity Profile
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
Modeling of multiphase flow, solidification processes

Profile Measurement via Splines
The profiles of cold rolled steel tubing must be measured and compared to a
CAD model. The measurement data is modelled by sequentially tangent circles
and lines.
Data points on the profile are obtained from five
radially mounted light sectioning heads. The profile
is modelled by a spline consisting of mutually
tangent circles and lines. The spline is fit by orthogonal
distance least squares using a constrained
Levenberg-Marquardt optimization algorithm.
The linearized optimization problem is to find:
Subject to the constraints:
The covariance of the parameters is estimated by
computing the Jacobian of the parameters with
respect to the data points using the implicit function
theorem:
Matthew Harker
Lehrstuhl für Automation
an der MUL seit: 2003
Email: matthew.harker@unileoben.ac.at
automation.unileoben.ac.at
Zur Person:
Mechanical Engineering, Specialization in Automation (McGill
University, Canada, 2003, MUL, 2008)
The estimated parameters (radii, widths, angles)
can be compared directly with the CAD model. The
accuracy of the measured dimensions is estimated
by means of first order covariance propagation.
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
Mathematical methods for metric vision