Teilnehmer G - ULV Leoben
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Das Ternäre System CuSnP<br />
In dieser Studie werden DCS/DTA Messungen und Glühversuche durchgeführt<br />
um die Thermodynamik des Systems CuSnP in der Cu-reichen Ecke zu untersuchen.<br />
Ternäres Phasendiagramm CuSnP<br />
Mikrostruktur CuSn11P5<br />
Partner: Diese Studie wird im Rahmen des<br />
CD-Labors für Mehrphasenströmung metallurgischer<br />
Prozesse in Zusammenarbeit mit<br />
Wieland-Werke AG durchgeführt.<br />
Monika Grasser<br />
Lehrstuhl für Modellierung und Simulation<br />
metallurgischer Prozesse<br />
an der MUL seit: 2004<br />
Email: monika.grasser@unileoben.ac.at<br />
www.smmp.at.hm<br />
Zur Person:<br />
Studium: Angewandte Geowissenschaften, Studienzweig<br />
Angewandte Geophysik, Doktorat in der Metallurgie<br />
Um den ternären eutektischen Punkt, die Löslichkeit von<br />
Sn in den P-reichen Phasen und das Auftreten der Snreichen<br />
Phasen im Ternären zu untersuchen werden DTA/<br />
DSC Messungen und Glühexperimente für die beiden<br />
binären wie auch für das ternäre System durchgeführt,<br />
die durch Untersuchungen mit dem Licht- und Rasterelektronenmikroskop<br />
ergänzt werden. Zusätzlich werden<br />
anhand einer eigens für dieses Projekt implementierten<br />
Datenbank Berechnungen mit der Software ThermoCalc<br />
durchgeführt.<br />
REM Bild einer Probe bestehend aus 2 Probenpartnern: innen CuSn20P6, außen reines<br />
Cu. Die Probe wurde mit einer Temperatur von 648°C 6 Stunden lang geglüht.<br />
Forschungspartner:<br />
Forschungsschwerpunkte:<br />
CFD, Modellierung und Simulation von Makroseigerungen<br />
im Strangguss, Computerunterstützte Thermodynamik,<br />
Experimentelle Untersuchungen von Mikrostrukturen
Biomasse als Reduktionsmittel<br />
Untersuchung der Eignung unterschiedlicher Biomassen für den Einsatz als<br />
Ersatzreduktionsmittel in sekundärmetallurgischen Prozessen zur Senkung des<br />
CO 2 -Fußabdruckes.<br />
Um eine Möglichkeit zu schaffen, Biomasse<br />
in metallurgische Prozesse einzugliedern,<br />
ist es nötig, diese entsprechend vor- bzw.<br />
nachzubehandeln, da ihre Beschaffenheit<br />
für einen direkten Einsatz meist nicht<br />
geeignet ist. Vor allem die thermochemische<br />
Umwandlung der Pyrolyse ist hier<br />
zu erwähnen, bei der aus Biomasse Holzkohle<br />
erzeugt wird, welche einen nahezu<br />
idealen Einsatzstoff darstellt. Dafür sollen<br />
in zukünftigen Forschungsaktivitäten, die<br />
ideale Biomasse sowie geeignete Pyrolysebedingungen<br />
für eine optimale Holzkohle<br />
ermittelt werden.<br />
Thomas Griessacher<br />
Nichteisenmetallurgie<br />
an der MUL seit: 2008<br />
Email: thomas.griessacher@unileoben.ac.at<br />
www.nichteisenmetallurgie.at<br />
Zur Person:<br />
Studium Metallurgie (MUL)<br />
derzeit: Dissertation an der Nichteisenmetallurgie der MUL<br />
In Zeiten des Klimawandels gewinnen Themen wie Nachhaltigkeit<br />
und CO 2 -Neutralität immer mehr an Bedeutung.<br />
Deshalb ist es notwendig, biogene und somit klimaneutrale<br />
Materialien nicht nur im Energiesektor, sondern auch in anderen<br />
energieintensiven Branchen, wie der Metallproduktion,<br />
einzusetzen. Derzeit werden Biomassen zum Großteil zur<br />
Erzeugung von Strom und Wärme genutzt. Allerdings enthalten<br />
diese Materialien hohe Gehalte an Kohlenstoff und Wasserstoff,<br />
welche sehr gut als Reduktionsmittel wirken können.<br />
Deshalb ist es Ziel dieser Arbeit, Biomassen in der Metallurgie<br />
einzusetzen, wo sie zumindest teilweise die fossilen Reduktionsmittel<br />
ersetzen sollen.<br />
Forschungspartner:<br />
Forschungsschwerpunkte:<br />
Erforschung bzw. Einsatz von Ersatzreduktionsmitteln in<br />
der Metallurgie<br />
Pyrolyse unterschiedlicher Biomassen
Bauteilprüfung von Piezo-Aktoren<br />
Elektromechanische Charakterisierung von piezokeramischen Vielschicht-Bauteilen.<br />
Ein typisches Dehnungsverhalten eines piezokeramischen Bauteils<br />
zeigt hohe Nichtlinearitäten<br />
P1: hohes E-Feld; Ferro-elektrischer Effekt dominierend P2:<br />
E-Feld = Null; Ferro-elastischer Effekt dominierend<br />
Die Längenänderung (i.e. der Hub) des Bauteils<br />
hängt in komplizierter Weise von den aufgebrachten<br />
elektrischen Feldern und den mechanischen<br />
Lasten sowie vom Ausgangszustand der Keramik<br />
(Polung) und von Alterungsvorgängen ab.<br />
Am ISFK/MCL werden die für das Einsatzverhalten<br />
von Piezostacks relevanten Eigenschaften der vorkommenden<br />
Werkstoffe bestimmt und der Einfluss<br />
des Schichtaufbaus und der Polung auf das Einsatzverhalten<br />
ermittelt.<br />
Hannes Grünbichler<br />
Institut für Struktur- und Funktionskeramik<br />
an der MUL seit: 2006, am MCL seit: 2009<br />
Email: hannes.gruenbichler@mcl.at<br />
www.isfk.at<br />
Zur Person:<br />
Studium Werkstoffwissenschaften an der MUL und<br />
Wirtschaftswissenschaften an der FU Hagen, Deutschland<br />
derzeit: Dissertation am Institut für Struktur- und<br />
Funktionskeramik (ISFK)<br />
Regelsysteme auf Basis piezokeramischer<br />
Bauteile werden erst seit kurzem für Einspritzsysteme<br />
von PKW- und LKW-Motoren<br />
in Serie hergestellt und eingesetzt.<br />
Die Bauteile (Stacks) weisen einen Vielschichtaufbau<br />
aus Keramik/Metall auf. In<br />
den keramischen Schichten werden starke<br />
elektrische Felder erzeugt, die Längenänderungen<br />
des Stacks hervorrufen und<br />
zum Steuern des Einspritzvorganges verwendet<br />
werden. Für die Verbesserung und<br />
Weiterentwicklung solcher Aktoren ist eine<br />
genaue Kenntnis der Eigenschaften seiner<br />
Werkstoffe (Elastizitäts-, Kopplungs- und<br />
Dielektrizitätsmatrizen, Festigkeiten etc.)<br />
entscheidend.<br />
Forschungspartner:<br />
Forschungsschwerpunkte:<br />
Elektromechanische Charakterisierung von piezokeramischen<br />
Vielschicht-Bauteilen<br />
Mechanische Eigenschaften spröder Werkstoffe
Zur Person:<br />
Studium Mining and Tunnelling an der MUL<br />
Kennlinienverfahren<br />
Das Kennlinienverfahren dient zur Beschreibung des Gebirgs- und Systemverhaltens<br />
von untertägigen Hohlraumbauten.<br />
Typische Anwendungsbereiche des Kennlinienverfahrens<br />
sind tiefliegende Tunnel und/oder<br />
Tunnel mit schlechten Gebirgsverhältnissen.<br />
Besondere Berücksichtigung muss die Zeitabhängigkeit<br />
der Verformungs- und Festigkeitseigenschaften<br />
des Gebirges und der Stützmaßnahmen,<br />
insbesonders des Spritzbetons<br />
finden.<br />
Gunter G. Gschwandtner<br />
Lehrstuhl für Subsurface Engineering<br />
an der MUL seit: 2009<br />
Email: gunter.gschwandtner@stud.unileoben.ac.at<br />
www.subsurface.at<br />
Das Kennlinienverfahren dient zur analytischen oder<br />
grafischen Beschreibung des Gebirgs- und Systemverhaltens<br />
von untertägigen Hohlraumbauten.<br />
Ziel des Verfahrens ist es aus der Kombination von<br />
der Gebirgskennlinie (GKL), einem Modell der Entwicklung<br />
der radialen Verschiebungen in Tunnellängsrichtung<br />
(LDP), der Ausbaukennlinie und dem<br />
Einbauzeitpunkt der Stützmittel den notwendigen<br />
Stützmitteleinsatz abzuleiten.<br />
Forschungspartner:<br />
Forschungsschwerpunkte:<br />
analytische Bemessungsverfahren von untertägigen<br />
Hohlraumbauten
Erosionskorrosion an hochlegierten<br />
Edelstählen<br />
Bei der Öl- und Gasförderung werden ca. 15 % der auftretenden Werkstoffschäden<br />
durch erosiv-korrosive Einwirkungen von feststoffhältigen Fluiden hervorgerufen.<br />
Erosionskorrosionsabtrag [mm/a]<br />
100<br />
10<br />
1<br />
0,1<br />
X12Cr13<br />
X3CrNi18-8<br />
X2CrNiMoN22-5-3<br />
X2NiCrMoN29-27-3<br />
10 ± 2 m/s 20 ± 2 m/s<br />
Auftreffgeschwindigkeit [m/s]<br />
59 ± 2 m/s<br />
Der Werkstoffverschleiß infolge Erosionskorrosion<br />
nimmt mit steigender Prüfgeschwindigkeit zu. Bei<br />
geringen Auftreffgeschwindigkeiten ist eine deutliche<br />
Differenzierung der verschiedenen Stähle zu erkennen.<br />
Die Erosionskorrosionsbeständigkeit nimmt mit<br />
höherer Legierungslage und Werkstofffestigkeit zu.<br />
Das Auftreffen der im Prüfmedium enthaltenen Sandpartikel<br />
führt zu einer oberflächennahen Verfestigung<br />
(Härtezunahme) der Werkstoffe. Dieser Effekt kann bei<br />
bestimmten Materialien zu einer verformungsinduzierten<br />
Phasenumwandlung führen.<br />
Joachim Haberl<br />
Lehrstuhl für Allgemeine und Analytische Chemie<br />
CD Labor für örtliche Korrosion<br />
an der MUL seit: 2006<br />
Email: joachim.haberl@unileoben.ac.at<br />
www.unileoben.ac.at/korrosion<br />
Ko-Autor: G. Mori<br />
Zur Person:<br />
Studium der Werkstoffwissenschaften (MUL)<br />
Dissertation am CD Labor für örtliche Korrosion<br />
Die in der Öl- und Gasförderung verwendeten hochlegierten<br />
Werkstoffe werden unter praxisnahen, dreiphasigen<br />
Prüfbedingungen auf ihre Beständigkeit getestet. Bei dem<br />
Prüfmedium handelt es sich um ein Dreiphasengemisch<br />
bestehend aus CO 2 -Gas, Salzwasser und Sand. Der Auftreffwinkel<br />
sowie die Auftreffgeschwindigkeit des Prüfmediums<br />
auf die Probe können variiert werden. Die Auftreffgeschwindigkeiten<br />
betragen bis zu 60 m/s.<br />
Härte [GPa]<br />
6,0<br />
5,5<br />
5,0<br />
4,5<br />
4,0<br />
3,5<br />
3,0<br />
Grundmaterial<br />
2,5<br />
0 5 10 15 20 25 30 2500<br />
Abstand von der Kante [µm]<br />
Forschungspartner:<br />
Forschungsschwerpunkte:<br />
Einsatz von hochlegierten Werkstoffen in der Öl- und<br />
Gasproduktion<br />
Erosionskorrosion<br />
59 m/s 90°<br />
20 m/s 90°
Schmelzequalität einer Al-Legierung<br />
Die Qualität der Schmelze einer Gießerei ist von entscheidender Bedeutung,<br />
deren Messung ist komplex. Es gibt viele Einflussfaktoren auf die Qualität der<br />
Schmelze.<br />
Aufgrund der hohen Sauerstoffaffinität von Al bildet<br />
sich an der Al-Schmelzebadoberfläche ein Oxidfilm.<br />
Durch Turbulenzen in der Schmelze entstehen<br />
aus dem Oxidfilm der Oberfläche gefaltete Filme,<br />
die im Gussstück zu nichtmetallischen Einschlüssen<br />
werden (neue Oxide sog. Bifilme, können in weiterer<br />
Folge zu alten Oxiden, bzw. harten Einschlüssen<br />
werden). Oxide haben einen maßgeblichen Einfluss<br />
auf die Schmelzequalität. Neue Oxide haben eher<br />
eine flächige Morphologie. Alte Oxide haben eine<br />
voluminöse Morphologie.<br />
Für die Messung der Schmelzequalität gibt es verschiedenste<br />
Methoden. Je nach betrachteter Messung<br />
werden bestimmte Arten von Oxiden besser<br />
in der Schmelze aufgefunden als andere.<br />
Katharina Haberl<br />
Lehrstuhl für Gießereikunde<br />
an der MUL seit: 2007<br />
Email: katharina.haberl@unileoben.ac.at<br />
institute.unileoben.ac.at/giessereikunde<br />
Zur Person:<br />
Studium der Metallurgie (2002-2007)<br />
derzeit: Assistentin und Dissertantin am Lehrstuhl für<br />
Gießereikunde<br />
Da Bifilme mit herkömmlichen Messmethoden (PoDFA,<br />
Prefil, etc.) kaum zu detektieren sind (Bifilme sind nur<br />
wenige nm dick), wurde die neue Methode des erweiterten<br />
Unterdruckdichtetests (UDT) entwickelt. Der<br />
UDT wird im konventionellen Gießereibetrieb zur qualitativen<br />
Ermittlung des Wasserstoffgehaltes eingesetzt.<br />
Der erweiterte UDT stellt eine Möglichkeit dar,<br />
Bifilme an welchen sich Wasserstoffporen ausscheiden,<br />
im Schliffbild zu detektieren und somit Aussagen<br />
über die Schmelzequalität hinsichtlich Bifilme treffen<br />
zu können. Computertomographische Untersuchungen<br />
an UDT-Proben bestätigten die Ergebnisse des<br />
erweiterten UDT.<br />
Forschungspartner:<br />
Forschungsschwerpunkte:<br />
Physikalische Metallurgie<br />
Schmelzequalität, Oxide in Al-Legierungen<br />
Entwicklung von Al-(SE)-Legierungen<br />
Thermodynamische Berechnungen (TCC, DSC/DTA)
Neue Zinklegierungen für das kontinuierliche<br />
Feuerverzinken<br />
Entwicklung von Zn-Al-Mg-Legierungen für das kontinuierliche Feuerverzinken<br />
von Warmband mittels CVGL ® -Technologie.<br />
Die Zn-Al-Mg-Schichten zeigen im Salzsprühtest eine<br />
stark erhöhte Korrosionsbeständigkeit verglichen mit<br />
konventionellen Zinküberzügen. Zur Gefügecharakterisierung<br />
der Beschichtungen kommen Rasterelektronenmikroskop<br />
und Mikrosonde zum Einsatz.<br />
DSC-Messungen in Kombination mit thermodynamischen<br />
Berechungen ermöglichen es, Erkenntnisse<br />
über die Erstarrungsvorgänge zu gewinnen. Auch<br />
bezüglich Weiterverarbeitbarkeit der Überzüge erfolgen<br />
umfangreiche Untersuchungen (wie z.B. Punktschweißversuche).<br />
Alfred Hackl<br />
Nichteisenmetallurgie<br />
an der MUL seit: 2006<br />
Email: alfred.hackl@unileoben.ac.at<br />
www.nichteisenmetallurgie.at<br />
Zur Person:<br />
2000-2006: Diplomstudium Metallurgie<br />
seit 2006: Doktorand<br />
Das Institut für Nichteisenmetallurgie entwickelt<br />
in Kooperation mit der F&E-Abteilung der Firma<br />
Wuppermann neue Zinklegierungen für das kontinuierliche<br />
Feuerverzinken. Um Warmbänder<br />
mit unterschiedlichen Zn-Al-Mg-Legierungen zu<br />
beschichten, wurde das neue CVGL ® -Verfahren<br />
verwendet. Aufgrund der wesentlich kleineren<br />
Zinkmenge zeichnet sich dieses Verfahren durch<br />
eine hohe Flexibilität hinsichtlich wechselnder<br />
Schmelzzusammensetzungen aus. Somit ist es<br />
möglich, Bänder mit einer Vielzahl unterschiedlicher<br />
Legierungen unter Produktionsbedingungen<br />
in relativ kurzer Zeit und in einem akzeptablen<br />
Kostenrahmen zu verzinken.<br />
Forschungspartner:<br />
Forschungsschwerpunkte:<br />
Legierungstechnik<br />
Verzinkung von Stahl<br />
Korrosion von Zinkschichten<br />
Zn-Al-Mg-Beschichtungen
Feuerung für alternative Brennstoffe<br />
Entwicklung einer für die Verbrennung eines alternativen Energieträgers (Ersatzbrennstoff<br />
in Form von Biomasse-Pellets) geeigneten Feuerungsanlage.<br />
Schritt für Schritt wird eine herkömmliche Holz-Pelletsfeuerung<br />
modifiziert, um den neuen Brennstoff<br />
umsetzen zu können. Um Verschlackungserscheinungen<br />
am Rost zu vermeiden bzw. so weit wie möglich<br />
zu vermindern und einen möglichst vollständigen<br />
Ausbrand des Brennstoffes zu gewährleisten, ist die<br />
Primärluft derart zu verteilen und einzustellen, dass<br />
keine zu hohen Temperaturen in diesem Bereich auftreten<br />
können. Durch Variation von Primärluftmenge<br />
und Höhe des Brennstoffbettes wird versucht einen<br />
möglichst vollständigen Ausbrand zu erreichen. Mit<br />
der vorhandenen Infrastruktur von Emissionsmessgeräten<br />
für CO, CO 2 , O 2 , NOx, SO 2 und TSP können<br />
diese überwacht und die verschiedensten Parameter<br />
zur Erreichung möglichst niedriger Emissionswerte<br />
eingestellt werden.<br />
Andreas Hammer<br />
Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik<br />
an der MUL seit: 2006<br />
Email: andreas.hammer@unileoben.ac.at<br />
www.unileoben.ac.at/thermoprozesstechnik<br />
Zur Person:<br />
Studium Verfahrenstechnik MUL<br />
Cleaner Production Center Austria<br />
Reinplan GmbH: Planung von Biomasse-Heizkraftwerken<br />
derzeit: Dissertation am Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik<br />
Die thermische Nutzung von landwirtschaftlichen<br />
Reststoffen wird aufgrund der langfristig steigenden<br />
Energiepreise und des steigenden Bedarfs<br />
am Rohstoff Holz zunehmend interessanter. Doch<br />
gibt es beim Einsatz in Kleinfeuerungsanlagen<br />
verschiedenste Probleme. Dazu zählen vor allem<br />
ein hoher Ascheanfall, der niedrige Ascheschmelzpunkt,<br />
der hohe Stickstoffgehalt im Brennstoff,<br />
eine verlängerte Ausbrandzeit aufgrund der Bildung<br />
eines stabilen Asche-Kohlenstoff-Gerüsts<br />
und ein größerer Abrieb der Pellets gegenüber<br />
herkömmlichen Pellets aus Holz.<br />
Forschungspartner:<br />
Forschungsschwerpunkte:<br />
Feuerungsentwicklung<br />
Energietechnische Optimierungen
Zur Person:<br />
2003: Master: Materials Science & Engineering<br />
2008: Ph.D: Materials Processing Engineering<br />
Macrosegregation Prediction<br />
Prediction of Macrosegregation Formation for Continuous Casting of Ternary<br />
Bronze Alloys.<br />
Calculated Temperature of Continuous Casting Strand<br />
This project is aimed at modeling the macrosegeration<br />
formation during continous casting of bronze.<br />
The CFD software FLUENT was used in combination<br />
with UDF. The solidification of the strand as well as<br />
the formation of macrosegeration were simulated<br />
with a two phase volume averaging model. Phenomena<br />
to be considered include heat transfer,<br />
solute transport, fluid flow, and solid movement at<br />
macroscopic scale of the casting, as well as phase<br />
equilibrium, structure formation, segregation, and<br />
flow at various microscopic scales.<br />
Jing Hao<br />
Lehrstuhl für Modellierung und Simulation<br />
metallurgischer Prozesse<br />
an der MUL seit: 2009<br />
Email: jing.hao@unileoben.ac.at<br />
www.smmp.at.hm<br />
Macrosegregation refers to variations in composition<br />
that occur in alloy castings or ingots and range in<br />
scale from several millimeters to centimeters or even<br />
meters. These compositional variations have a detrimental<br />
impact on the subsequent processing behavior<br />
and properties of cast materials and can lead to<br />
rejection of cast components or processed products.<br />
Because of the low diffusivity of the solutes in the<br />
solid state and the large distances involved, macrosegregation<br />
cannot be mitigated through processing<br />
of the casting after solidification is complete.<br />
Macrosegregation and Velocity Profile<br />
Forschungspartner:<br />
Forschungsschwerpunkte:<br />
Modeling of multiphase flow, solidification processes
Profile Measurement via Splines<br />
The profiles of cold rolled steel tubing must be measured and compared to a<br />
CAD model. The measurement data is modelled by sequentially tangent circles<br />
and lines.<br />
Data points on the profile are obtained from five<br />
radially mounted light sectioning heads. The profile<br />
is modelled by a spline consisting of mutually<br />
tangent circles and lines. The spline is fit by orthogonal<br />
distance least squares using a constrained<br />
Levenberg-Marquardt optimization algorithm.<br />
The linearized optimization problem is to find:<br />
Subject to the constraints:<br />
The covariance of the parameters is estimated by<br />
computing the Jacobian of the parameters with<br />
respect to the data points using the implicit function<br />
theorem:<br />
Matthew Harker<br />
Lehrstuhl für Automation<br />
an der MUL seit: 2003<br />
Email: matthew.harker@unileoben.ac.at<br />
automation.unileoben.ac.at<br />
Zur Person:<br />
Mechanical Engineering, Specialization in Automation (McGill<br />
University, Canada, 2003, MUL, 2008)<br />
The estimated parameters (radii, widths, angles)<br />
can be compared directly with the CAD model. The<br />
accuracy of the measured dimensions is estimated<br />
by means of first order covariance propagation.<br />
Forschungspartner:<br />
Forschungsschwerpunkte:<br />
Mathematical methods for metric vision