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„Charakterisierung eines Nukleinsäure-basierten Immobilisierungssystems zum Biosurface-Engineering“Reichert, Judith 11 June 2013 (has links) (PDF)
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein modulares Nukleinsäure-basiertes System zur Immobilisierung von verschiedenen bioaktiven Molekülen untersucht. Zur Verankerung nutzt das System komplementäre Nukleinsäurestränge. Einer der beiden Stränge wird durch anodische Polarisation partiell in die anodische Oxidschicht eingebaut, an den komplementären Strang wird das biologische Molekül konjugiert. Der Vorteil des hier weiter entwickelten Immobilisierungssystems bildet dessen Vielseitigkeit. Es kann auf alle titanbasierenden Implantate übertragen werden und dadurch, dass ein universelles Verankerungssystem verfügbar ist, können verschiedene bioaktive Moleküle aufgebracht werden. Für die Übertragung des Nukleinsäure-basierten Immobilisierungssystems auf reale Implantatoberflächenzustände konnten optimale Prozessbedingungen festgelegt werden.
Weiterhin konnten verschiedene Ankerstrangsequenzen hinsichtlich ihres Einflusses auf Adsorption und Hybridisierungseffizienz beurteilt werden. In der vorliegenden Arbeit konnte eine Methode entwickelt werden, die es ermöglicht, das Immobilisierungssystem mit 25 kGy Standarddosis Gammastrahlung zu sterilisieren. Hierbei wurden verschiedene Strategien (Trocknung, Schutzgas, Opferstränge) untersucht und hinsichtlich ihrer Ankerstrangschutzfähigkeit bewertet. In Zell- und Tierversuchen konnte die biologische Aktivität der über das Immobilisierungssystem aufgebrachten Wachstumsfaktoren VEGF und BMP-2 gezeigt werden. Zusammenfassend konnte mit der vorliegenden Arbeit ein wichtiger Beitrag zur Weiterentwicklung eines Nukleinsäure-basierten Immobilisierungssystems im Hinblick auf eine klinische Anwendung geleistet werden.
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Vibrational dynamics of icy aerosol particles : phase transitions and intrinsic particle propertiesSigurbjornsson, Omar Freyr 05 1900 (has links)
Phase transitions and other intrinsic properties (shape, size, architecture) of molecularly structured aerosol particles are important for understanding their role in planetary atmospheres and for technical applications. By combining bath gas cooling with time resolved mid-infrared spectroscopy and modeling, information is obtained on dynamic processes and intrinsic properties of fluoroform and ethane aerosol particles.
The distinct infrared spectral features of fluoroform aerosol particles make it a particularly suitable model system. Homogeneous crystallization rates of the sub-micron sized aerosol particles are determined (JV = 10⁸ - 10¹⁰ cm-³s-¹ or JS = 10³ – 10⁵ cm-²s-¹ at a temperature of T = 78 K), and the controversial question regarding volume versus surface nucleation in freezing aerosols is addressed. It is demonstrated that current state of the art measurements of droplet ensembles cannot distinguish between the two mechanisms due to inherent experimental uncertainties. The evolution of particle shape from spherical supercooled droplets to cube-like crystalline particles and eventually to elongated crystalline particles is recorded and analyzed in detail with the help of vibrational exciton model calculations.
Phase behaviour of pure ethane aerosols and ethane aerosols formed in the presence of other ice nuclei under conditions mimicking Titan’s atmosphere provide evidence for the formation of supercooled liquid ethane aerosol droplets, which subsequently crystallize. The observed homogeneous freezing rates (JV = 10⁷ – 10⁹ cm-³s-¹) imply that supercooled ethane could play a similar role in ethane rich regions of Titan’s atmosphere as supercooled water does in the Earth’s atmosphere.
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Herstellung, Charakterisierung und Bewertung leitfähiger Diffusionsbarrieren auf Basis von Tantal, Titan und Wolfram für die Kupfermetallisierung von Siliciumschaltkreisen / Preparation, characterization and evaluation of conductive diffusion barriers based on tantalum, titanium and tungsten for the copper metallization of silicon integrated circuitsBaumann, Jens 16 May 2004 (has links) (PDF)
Summary (english):
The thesis investigates the potential of thin films of Ta, Ti and W and their nitrides to suppress
copper induced interactions in the contact area to silicon. Possible interactions between Cu and
gaseos or solid materials within preparation and lifetime of an integrated circuit are summarized. The
degradation mechanisms to be expected are the solution of Cu in Si and the formation of Cu3Si. Thin
conductive diffusion barriiers are needed to suppress this mechanisms.
The requirements on these barriers are discussed. The most important criterion, their resistivity, is
determined by the place of application. The resitivity has to be lower than 100 mOhmcm for contacts
and lower than 2000 mikroOhmcm for vias. The materials to be separated by a diffusion barrier can
pass it by diffusion or the diffusion barrier can be destroyed by reaction (reactive diffusion). Therefore
one can distinguish in passive and sacrificial barriers.
The thin films were prepared by magnetron sputtering in Ar or Ar/N2 mixture. The films were
characterized with respect to composition, phase/structure as well as their resulting electrical, optical,
and mechanical properties. The appearance of new phases correlates with changes in process
parameters like target voltage and condensation rate. All films - except for a small process window for
amorphous/nanocrystalline WNx films - are polycrystalline. The influence of annealing steps in
different ambients is investigated. Amorphous/nanocrystalline WNx films do recrystallize during
annealing. For a direct contact of Cu to Si a sufficient energy supply during Cu depotsition or during
following annealing (T> 200 °C) results in the formation of Cu3Si.
The potential of diffusion barriers of different thicknesses and nitrogen contents to suppress this
reaction is investigated for annealing steps up to 650 °C. The characterization is performed by
analytical methods, sheet resistance measurements as well as leakage current measurements (pn, np
and schottky diodes). A diffusion barrier is able to suppress the Cu3Si formation, until itself is
consumed by silicidation or intermetallic phase formation. The metal nitrides are more stable, since the
present metal nitrogen bonding has to be broken before these reactions can start. With the failure of a
diffusion barrier a Cu Si contact occurs with the consequence of copper silicide formation. The
silicidation can be either homogeneous (on a large area) or in the form of crystallites several
mikrometers in diameter. The distance between the crystallites is up to several 100 mikrometers. It is
shown, that results of a barrier evaluation can be paradox if different methods are applied to the same
sample. The diffusion of Cu accross a barrier into Si can be shown using analytical methods, already
before the formation of Cu3Si. However, the leakage current of pn or schottky diodes is not or not
unequivocal modified by this diffusion. The leakage current does not change before the diodes are
shorted by the Cu3Si formation.
The results of parallel prepared references with Al metallization show, that the diffusion barriers are
more stable in a Cu metallization than in an Al metallization. / Zusammenfassung (detusch):
Die Arbeit beschreibt das Potential von Schichten des Ta, Ti, W und ihrer Nitride zur Unterdrückung
kupferinduzierter Degradationen im Kontakt zu Silicium. Mögliche Wechselwirkungen zwischen Cu
und den im Herstellungsprozess sowie der Lebensdauer von Schaltkreisen präsenten Gasen und
Feststoffen werden zusammengestellt. Für das System Cu-Si sind als Degradationsmechanismen die
Lösung von Cu und die Cu3Si Bildung zu erwarten.
Die Anforderungen an die zur Unterdrückung der Degradationen notwendigen leitfähigen
Diffusionsbarrieren werden diskutiert. Ihr spezifischer elektrischer Widerstand als wichtigstes Kriterium
für die Integration wird vom Einsatzort bestimmt. Er muss für Kontakte unter 100 mOhm cm und für
Vias unter 2000 mikroOhmcm liegen. Diffusionsbarrieren können von den zu trennenden Materialien
durch Diffusion überwunden oder durch Reaktion (reaktive Diffusion) aufgezehrt werden. Damit kann
in passive und Opferbarrieren unterschieden werden.
Die Schichtherstellung erfolgt mit dem Verfahren der Magnetronzerstäubung in Ar oder Ar/N2
Atmosphäre. Sie werden hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, Phase/Struktur sowie resultierender
elektrischer, optischer und mechanischer Eigenschaften charakterisiert. Das Auftreten neuer Phasen
korreliert mit Verlaufsänderungen einfach zugänglicher Prozessparameter wie Targetspannung und
Kondensationsrate. Alle Schichten mit Ausnahme eines engen Prozessfensters für
amorphes/nanokristallines WNx sind polykristallin. Der Einfluss von Temperungen in verschiedenen
Medien wird untersucht. Amorphe/nanokristalline WNx Schichten rekristallisieren während
Temperung. Für direkten Kontakt Cu zu Si führt ausreichende Energiezufuhr schon während der
Abscheidung oder während nachfolgender Temperung (T> 200 °C) zur Cu3Si Bildung.
Das Potential der Diffusionsbarrieren zur Unterdrückung dieser Reaktion wird für unterschiedliche
Dicken und Stickstoffgehalte nach Temperungen bis maximal 650 °C untersucht. Dazu werden
analytische Methoden, Schichtwiderstandsmessungen und Sperrstromdichtemessungen an pn, np
und Schottkydioden eingesetzt. Die Diffusionsbarrieren können die Cu3Si Bildung unterdrücken, bis
sie selbst durch Silicierung und/oder intermetallische Phasenbildung aufgezehrt sind. Die Nitride der
Metalle sind thermisch stabiler, weil Metall Stickstoff Bindungen erst aufgebrochen werden müssen.
Mit dem Versagen der Barrieren treffen Cu und Si zusammen - mit der Folge der Kupfersilicidbildung.
Sie kann grossflächig oder in Form mikrometergrosser und einige 100 mikrometer voneinander entfernt
liegender Kristallite stattfinden. Für beide Degradationsmechanismen kann gezeigt werden, dass eine
Barrierebewertung für unterschiedliche Methoden paradoxe Ergebnisse liefern kann. Die Cu Diffusion
über die Diffusionsbarriere in das Si kann mit analytischen Methoden schon vor der Cu3Si Bildung
nachgewiesen werden. Der Sperrstrom von pn oder Schottkydioden wird dadurch nicht bzw. nicht
eindeutig verändert. Er reagiert erst, wenn sie durch Cu3Si Wachstum kurzgeschlossen sind.
Ergebnisse parallel präparierter Referenzen mit Al Metallisierung belegen, dass die
Diffusionsbarrieren gegen Cu gleich oder besser wirken als gegen Al.
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Herstellung, Charakterisierung und Bewertung leitfähiger Diffusionsbarrieren auf Basis von Tantal, Titan und Wolfram für die Kupfermetallisierung von Siliciumschaltkreisen / Preparation, characterization and evaluation of conductive diffusion barriers based on tantalum, titanium and tungsten for the copper metallization of silicon integrated circuitsBaumann, Jens 21 May 2004 (has links) (PDF)
The thesis investigates the potential of thin films of Ta, Ti and W and their nitrides to suppress
copper induced interactions in the contact area to silicon. Possible interactions between Cu and
gaseos or solid materials within preparation and lifetime of an integrated circuit are summarized. The
degradation mechanisms to be expected are the solution of Cu in Si and the formation of Cu3Si. Thin
conductive diffusion barriiers are needed to suppress this mechanisms.
The requirements on these barriers are discussed. The most important criterion, their resistivity, is
determined by the place of application. The resitivity has to be lower than 100 mOhmcm for contacts
and lower than 2000 mikroOhmcm for vias. The materials to be separated by a diffusion barrier can
pass it by diffusion or the diffusion barrier can be destroyed by reaction (reactive diffusion). Therefore
one can distinguish in passive and sacrificial barriers.
The thin films were prepared by magnetron sputtering in Ar or Ar/N2 mixture. The films were
characterized with respect to composition, phase/structure as well as their resulting electrical, optical,
and mechanical properties. The appearance of new phases correlates with changes in process
parameters like target voltage and condensation rate. All films - except for a small process window for
amorphous/nanocrystalline WNx films - are polycrystalline. The influence of annealing steps in
different ambients is investigated. Amorphous/nanocrystalline WNx films do recrystallize during
annealing. For a direct contact of Cu to Si a sufficient energy supply during Cu depotsition or during
following annealing (T> 200 °C) results in the formation of Cu3Si.
The potential of diffusion barriers of different thicknesses and nitrogen contents to suppress this
reaction is investigated for annealing steps up to 650 C. The characterization is performed by
analytical methods, sheet resistance measurements as well as leakage current measurements (pn, np
and schottky diodes). A diffusion barrier is able to suppress the Cu3Si formation, until itself is
consumed by silicidation or intermetallic phase formation. The metal nitrides are more stable, since the
present metal nitrogen bonding has to be broken before these reactions can start. With the failure of a
diffusion barrier a Cu Si contact occurs with the consequence of copper silicide formation. The
silicidation can be either homogeneous (on a large area) or in the form of crystallites several
mikrometers in diameter. The distance between the crystallites is up to several 100 mikrometers. It is
shown, that results of a barrier evaluation can be paradox if different methods are applied to the same
sample. The diffusion of Cu accross a barrier into Si can be shown using analytical methods, already
before the formation of Cu3Si. However, the leakage current of pn or schottky diodes is not or not
unequivocal modified by this diffusion. The leakage current does not change before the diodes are
shorted by the Cu3Si formation.
The results of parallel prepared references with Al metallization show, that the diffusion barriers are
more stable in a Cu metallization than in an Al metallization.
(copying allowed)
new: pdf version 1.4 / Die Arbeit beschreibt das Potential von Schichten des Ta, Ti, W und ihrer Nitride zur Unterdrückung
kupferinduzierter Degradationen im Kontakt zu Silicium. Mögliche Wechselwirkungen zwischen Cu
und den im Herstellungsprozess sowie der Lebensdauer von Schaltkreisen präsenten Gasen und
Feststoffen werden zusammengestellt. Für das System Cu-Si sind als Degradationsmechanismen die
Lösung von Cu und die Cu3Si Bildung zu erwarten.
Die Anforderungen an die zur Unterdrückung der Degradationen notwendigen leitfähigen
Diffusionsbarrieren werden diskutiert. Ihr spezifischer elektrischer Widerstand als wichtigstes Kriterium
für die Integration wird vom Einsatzort bestimmt. Er muss für Kontakte unter 100 mOhm cm und für
Vias unter 2000 mikroOhmcm liegen. Diffusionsbarrieren können von den zu trennenden Materialien
durch Diffusion überwunden oder durch Reaktion (reaktive Diffusion) aufgezehrt werden. Damit kann
in passive und Opferbarrieren unterschieden werden.
Die Schichtherstellung erfolgt mit dem Verfahren der Magnetronzerstäubung in Ar oder Ar/N2
Atmosphäre. Sie werden hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, Phase/Struktur sowie resultierender
elektrischer, optischer und mechanischer Eigenschaften charakterisiert. Das Auftreten neuer Phasen
korreliert mit Verlaufsänderungen einfach zugänglicher Prozessparameter wie Targetspannung und
Kondensationsrate. Alle Schichten mit Ausnahme eines engen Prozessfensters für
amorphes/nanokristallines WNx sind polykristallin. Der Einfluss von Temperungen in verschiedenen
Medien wird untersucht. Amorphe/nanokristalline WNx Schichten rekristallisieren während
Temperung. Für direkten Kontakt Cu zu Si führt ausreichende Energiezufuhr schon während der
Abscheidung oder während nachfolgender Temperung (T > 200 °C) zur Cu3Si Bildung.
Das Potential der Diffusionsbarrieren zur Unterdrückung dieser Reaktion wird für unterschiedliche
Dicken und Stickstoffgehalte nach Temperungen bis maximal 650 C untersucht. Dazu werden
analytische Methoden, Schichtwiderstandsmessungen und Sperrstromdichtemessungen an pn, np
und Schottkydioden eingesetzt. Die Diffusionsbarrieren können die Cu3Si Bildung unterdrücken, bis
sie selbst durch Silicierung und/oder intermetallische Phasenbildung aufgezehrt sind. Die Nitride der
Metalle sind thermisch stabiler, weil Metall Stickstoff Bindungen erst aufgebrochen werden müssen.
Mit dem Versagen der Barrieren treffen Cu und Si zusammen - mit der Folge der Kupfersilicidbildung.
Sie kann grossflächig oder in Form mikrometergrosser und einige 100 mikrometer voneinander entfernt
liegender Kristallite stattfinden. Für beide Degradationsmechanismen kann gezeigt werden, dass eine
Barrierebewertung für unterschiedliche Methoden paradoxe Ergebnisse liefern kann. Die Cu Diffusion
über die Diffusionsbarriere in das Si kann mit analytischen Methoden schon vor der Cu3Si Bildung
nachgewiesen werden. Der Sperrstrom von pn oder Schottkydioden wird dadurch nicht bzw. nicht
eindeutig verändert. Er reagiert erst, wenn sie durch Cu3Si Wachstum kurzgeschlossen sind.
Ergebnisse parallel präparierter Referenzen mit Al Metallisierung belegen, dass die
Diffusionsbarrieren gegen Cu gleich oder besser wirken als gegen Al.
(Kopiermöglichkeit)
neu: PDF-Version 1.4
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Eine vergleichende In-vitro-Studie zur maschinellen Wurzelkanalpräparation mit den Nickel-Titan-Systemen S5, Mtwo und ProTaper Universal / A comparative study of root canal preparation using S5, Mtwo and ProTaper Universal rotary instrumentsLinßen, Friederike 11 June 2013 (has links)
No description available.
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Photoakustische Online-Spektroskopie von Schichten im Nanometer-Bereich / Online photo acoustic spectroscopy of thin layersPrinzhorn, Heinrich 28 March 2013 (has links)
Die Messung der Schichtdicke und die Charakterisierung von Oberflächen ist in
modernen Produktionsprozessen von elementarem Interesse. Fehler wirken sich
nicht nur unmittelbar sondern auch in der Weiterverarbeitung zum Endprodukt
aus. In der Praxis werden zunehmend immer dünnere Schichten und edlere Materialien
verarbeitet, was neue Verfahren notwendig macht.
In dieser Arbeit sind mechanischer Aufbau, optische Komponenten, elektronische
Bauteile und Eigenschaften eines Messsystems beschrieben, welches erstmals
in der Lage ist, den Mengenauftrag trockener Konversions-Schutzschichten auf
Aluminiumsubstraten hochempfindlich, berührungslos und nicht-destruktiv zu bestimmen.
Das Messsystem ist bereits seit einigen Monaten im industriellen Einsatz.
Die Messergebnisse wurden im Rahmen dieser Arbeit in einen Kontext vielfältiger
Analysemethoden gesetzt und es konnte gezeigt werden, dass die anorganischen
Komponenten der Konversionsschicht maßgeblichen Anteil an der Signalbildung
haben. Entscheidend für die Qualität der Beschichtung von Substraten mit Vorbehandlung
ist die Bestimmung des Zirkoniumgehalts. Die Robustheit der Methode
gegenüber Störungen durch andere Parameter (Abstand, Energie, Trocknungs-
Temperatur und anderen) wurde erwiesen.
Im Vergleich mit anderen kommerziell verfügbaren Methoden zeigt das entwickelte
Messsystem keine größeren Schwächen. Es kann prinzipiell nicht nur für
Konversionsschichten, sondern außerdem für viele andere Schichtsysteme genutzt
werden. Das in dieser vorgestellte Messsystem und seine grundlegende Funktionsweise
wurden am 18. Februar 2014 zum Patent in den USA eingereicht.
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Vibrational dynamics of icy aerosol particles : phase transitions and intrinsic particle propertiesSigurbjornsson, Omar Freyr 05 1900 (has links)
Phase transitions and other intrinsic properties (shape, size, architecture) of molecularly structured aerosol particles are important for understanding their role in planetary atmospheres and for technical applications. By combining bath gas cooling with time resolved mid-infrared spectroscopy and modeling, information is obtained on dynamic processes and intrinsic properties of fluoroform and ethane aerosol particles.
The distinct infrared spectral features of fluoroform aerosol particles make it a particularly suitable model system. Homogeneous crystallization rates of the sub-micron sized aerosol particles are determined (JV = 10⁸ - 10¹⁰ cm-³s-¹ or JS = 10³ – 10⁵ cm-²s-¹ at a temperature of T = 78 K), and the controversial question regarding volume versus surface nucleation in freezing aerosols is addressed. It is demonstrated that current state of the art measurements of droplet ensembles cannot distinguish between the two mechanisms due to inherent experimental uncertainties. The evolution of particle shape from spherical supercooled droplets to cube-like crystalline particles and eventually to elongated crystalline particles is recorded and analyzed in detail with the help of vibrational exciton model calculations.
Phase behaviour of pure ethane aerosols and ethane aerosols formed in the presence of other ice nuclei under conditions mimicking Titan’s atmosphere provide evidence for the formation of supercooled liquid ethane aerosol droplets, which subsequently crystallize. The observed homogeneous freezing rates (JV = 10⁷ – 10⁹ cm-³s-¹) imply that supercooled ethane could play a similar role in ethane rich regions of Titan’s atmosphere as supercooled water does in the Earth’s atmosphere.
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Feinlagige und feinkristalline Titan/Aluminium-Verbundbleche / Thin layered and fine grained Titanium/Aluminum composite sheetsRomberg, Jan 21 January 2015 (has links) (PDF)
Ein Verbundwerkstoff aus Titan und Aluminium kann mittels akkumulativem Walzplattieren hergestellt werden. Dabei wird die Dehngrenze angehoben, wenn die Titanlagen nicht abschnüren, sondern laminar bleiben. Die Herstellung eines laminaren Ti/Al-Verbundwerkstoffes ist neu gegenüber den bisherigen Studien. Diese Dissertation beschreibt die Hindernisse und Lösungen, die aus metallphysikalischer Überlegung entstanden und praktisch umgesetzt worden sind. Bei der starken Umformung je ARB-Zyklus neigt das Titan bereits beim zweiten Walzen zur Bildung von Einschnürungen. Das kann durch eine Verringerung der Dickenreduktion je Zyklus sowie durch eine Erhöhung der Verfestigungsrate unterdrückt oder verzögert werden.
Walzen mit unterschiedlich großen Ober- und Unterwalzen führt im Vergleich zum symmetrischen Walzen bei gleicher Dickenreduktion zu verstärktem Einschnüren der Titanlagen. Da der Prozess jedoch eine Verringerung der Dickenreduktion erlaubt, ermöglicht er die Zahl der Einschnürungen bei gegenüber dem Quartowalzen gleicher Geschwindigkeit zu verringern. Die spezifische Festigkeit erreicht hierbei einen Wert von auf dem Niveau hochfester Stähle.
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In vitro Osteokompatibilitätstestung strukturierter „Zirkoniummischoxidschichten“ in der humanen enoralen KnochenzellstrukturButtchereit, Ingo 09 April 2013 (has links) (PDF)
Mit zunehmender Etablierung der Implantattherapie im zahnärztlichen Alltag stellt die Reduzierung der Einheilzeit durch Oberflächenoptimierung eine der Hauptbestrebungen der forschenden Industrie dar. Dazu treten ästhetische Patientenwünsche nach „weißen“ Materialien, die am ehesten durch das jedoch frakturgefährdete Zirkonmischoxid zu realisieren sind. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Osteokompatibilität verschiedener, metallener Probekörper mit „Zirkoniummischoxidbeschichtung“, in der humanen enoralen Knochenzellkultur. Unter Verwendung einer männlichen Knochenzellkultur über 10 Tage wurden die Expressionen der nonkollagenen Knochenmatrixproteine, Osteocalcin, Osteonectin und Bone Sialo Protein sowie des Wachstumsfaktors TGF-β auf 3 Standardoberflächen und 5 experimentell hergestellten Zirkoniummischoxidoberflächen bestimmt. Es galt zu ermitteln, ob die chemische Zusammensetzung und die Mikrostruktur der getesteten Probekörper Einfluss auf die Proteinexpression haben. Die gewonnenen Versuchsergebnisse lassen vermuten, dass vor allem die Oberflächenkonfigurationen der Experimentaloberflächen 3 (ZSG ½), 4 (ZS4-0,5) und 5 (ZS4-2) die Sekretion o.g. Knochenproteine im Vergleich zu den anderen Experimentaloberflächen sowie dem metallenen Positivstandard (PK7) und dem Negativstandard (PK8) begünstigen. Des Weiteren kann für den als keramischen Positivstandard verwendeten CERCON® Probekörper (PK6) auf Grund der Ergebnisse eine gute biologische Eignung in vitro angenommen werden. Von weiteren Versuchen, welche mit mind. 6 Probekörpern pro Standzeit und Marker durchgeführt werden sollten, lässt sich keine der verwendeten Experimentaloberflächen gerechtfertigt ausschließen.
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Hochumgeformte Leichtmetallverbundwerkstoffe und deren festigkeitsbestimmende FaktorenMarr, Tom 24 February 2014 (has links) (PDF)
Da in der Natur die Festigkeit der Stoffe bzw. Werkstoffe mit deren Massendichte korreliert [1], bieten sich dem Werkstoffingenieur zwei Möglichkeiten das genannte Ziel zu erreichen: Entweder er reduziert die effektive Dichte bereits sehr fester Werkstoffe durch konstruktive bzw. geometrische Optimierungen, oder es gelingt sehr leichte Werkstoffe mit deutlich gesteigerter Festigkeit herzustellen. Die erstgenannte Verfahrensweise stellt zu großen Teilen ein konstruktives bzw. fertigungstechnisches Problem dar. Von werkstoffwissenschaftlichem Interesse ist deshalb nur die zweite Möglichkeit. Dabei sollen sämtliche derzeit bekannte festigkeitssteigernde Faktoren und möglicherweise auch deren Synergien genutzt werden um einen hochfesten Leichtbauwerkstoff herzustellen. Dazu muss gleichzeitig ein neuartiges Hochumformverfahren für Leichtmetallverbundwerkstoffe erarbeitet werden, das diesen Anforderungen entspricht und eine dafür geeignete Werkstoffkombination gefunden werden. Konventionelle Verfahren zur Hochumformung erlauben häufig nur unter erheblichem Mehraufwand die Verarbeitung von Verbundwerkstoffen, weshalb die Hochumformung von Leichtmetallverbundwerkstoffen zur Festigkeitssteigerung in der Literatur praktisch keine Rolle spielt. Deshalb soll in dieser Arbeit das Umformverfahren Rundkneten zur Anwendung kommen, das die Hochumformung auch sehr heterogener Werkstoffe erlaubt. Darüber hinaus wird eine zusätzliche positive Wirkung auf die Festigkeit durch eingebaute Grenzflächen auf den Gesamtverbund erwartet. Wie sich im Laufe der Arbeit heraus stellte, eignet sich das verwendete Verfahren nicht ausschließlich zur Festigkeitssteigerung von Verbundwerkstoffen. Durch die sehr regelmäßige und fraktale Anordnung der Komponenten im Gesamtverbund ergaben sich auch einige Anknüpfungspunkte, die weit über die Eignung im Sinne eines Leichtbauwerkstoffes hinaus gehen. Aus diesem Grund liegt der Schwerpunkt der Arbeit zwar auf der mechanischen Charakterisierung der hergestellten Verbunde, in Kapitel 6 werden aber auch weitere Nutzungsmöglichkeiten diskutiert. Die gewählte Materialkombination Titan-Aluminium ist als Beispiel zu verstehen. Prinzipiell ist das vorgestellte Verfahren auf viele weitere Materialkombinationen anwendbar, solange grundlegende umformtechnische Regeln beachtet werden.
[1] Ashby, M. F.: Materials Selection in Mechanical Design. Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag, 2006. 648 S.
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