La nitruration gazeuse est utilisée par les fabricants d’engrenages pour traiter la surface des dentures. En effet, l’augmentation de la dureté et l’introduction de contraintes résiduelles de compression contribuent à retarder voire inhiber l’initiation et la propagation des fissures superficielles de fatigue de contact. Cependant la majorité des aciers alliés présentent des réseaux de précipités de carbures dans la couche nitrurée. Ceux-ci ont la particularité de se retrouver aux joints de grains relativement parallèles à la surface, ce qui leurs ont attribué les surnoms de «liserés de carbures». Associés à une phase dure et fragile, ces carbures constituent des zones d’hétérogénéités. Par ailleurs, la norme pour la qualité des matériaux d’engrenages autorise une large gamme de tailles de grains, conduisant à diverses microstructures pour les couches nitrurées des aciers alliés. En effet, la morphologie des réseaux de carbures après nitruration dépend entre autres de la taille de grain de l’acier. De par le manque de travaux sur l’impact réel de ces précipités sur la fatigue de contact, la présente étude propose des analyses d’essais. Les essais consistent à reproduire de l’écaillage initié en surface sur des éprouvettes dont les couches nitrurées, issues d’un seul traitement thermochimique, présentent les mêmes propriétés mécaniques (dureté et contraintes résiduelles) mais différentes propriétés microstructurales (tailles de grains et morphologies de carbures). Les analyses ont permis de proposer des mécanismes d’initiation de micro-fissures induites en proche surface sous les conditions d’essai appliquées. Les sites d’initiation dépendent de la taille de grain de l’acier et peuvent en particulier s’établir au niveau des carbures intergranulaires. L’étude des réseaux de fissures couplée à l’analyse des contraintes résiduelles a permis d’établir des scénarii de propagation des fissures dans les couches nitrurées. Sous les conditions de contact appliquées, l’apparition de déformation plastique entraîne, par accommodation des variations de volume, la relaxation des contraintes résiduelles compressives initialement présentes dans le matériau, aux profondeurs les moins sollicitées. Ces contraintes étant moins compressives, elles libèrent les micro-fissures déjà présentes en proche surface. Dès lors, la propagation au travers des carbures qui s’apparentent à des sites privilégiés pour la croissance des fissures en cours de fatigue est possible. En particulier, ces précipités entraînent les fissures vers le cœur lorsqu’ils sont en forte densité dans les couches nitrurées, tandis que l’endommagement reste superficiel lorsque l’éloignement entre les précipités est trop important. Enfin, la continuité et la longueur des carbures augmentent localement la vitesse de propagation des fissures. Ceci se traduit par l’apparition plus rapide de l’écaillage initié en surface pour les couches nitrurées de microstructures grossières. / Gas nitriding is a thermochemical surface treatment widely used by gear manufacturers to improve the rolling contact fatigue endurance of their components. Indeed, increasing the hardness and introducing compressive residual stresses to the geartooth surfaces inhibit or delay crack initiation and propagation. However, most of the alloyed steel nitrided layers show the presence of intergranular carbide networks. The precipitation of these carbides specifically occurs at parallel grain boundaries during the treatment and, being a carbon-rich phase, they are associated to tough and fragile heterogeneities. Besides, standards for gear material quality recommend a broad range of steel grain sizes which lead to various possible microstructures on gear components after nitriding. Indeed, the intergranular carbide network morphology depends on the steel grain size. Since there is no evidence regarding the real effect of the carbides on rolling contact fatigue, this work presents experimental investigations carried out on a twin-disc machine. The tests consist in reproducing surface-initiated pitting on specimens whose nitrided layers, obtained by a unique thermochemical surface treatment, display similar mechanical properties (hardness and compressive residual stresses) but different microstructures (grain sizes and carbide network morphologies). The first analysis resulted in suggesting the micro-crack nucleation mechanisms. In this study, the test conditions were chosen to induce these micro-cracks near the disc surfaces. For a given contact stress field, nucleation sites depend on the steel grain size and can take place at intergranular carbides. Investigations of crack networks led on cross sections and 3D observations by means of high energy X-ray computed tomography, coupled with compressive residual stress evolution analysis, help the authors proposing the rolling contact fatigue crack propagation scenarios in nitrided layers. When contact shear stresses locally exceed the material micro-yield shear stress limit, micro-deformations arise and add compressive residual stresses to the treated layers. To accommodate these volume variations the compressive residual stresses, initially induced by nitriding, release at depths where contact stresses are lower. The pre-existing residual stresses being less compressive, micro-cracks near the surface can propagate through the carbides that act as preferential crack growth sites. When the nitrided layers display high carbide density, the intergranular precipitates drag the cracks toward the core, whereas rolling contact fatigue failures are limited to the near surface when the distance between the precipitates is too important. Finally, the length and the continuity of the carbides, linked to the steel grain size, locally increase the crack propagation speed. This gives rise to a lower endurance to surface-initiated pitting in coarse microstructures.

Les aciers inoxydables austénitiques métastables sont le siège de différents mécanismes de déformation qui sont à l'origine des propriétés mécaniques qui distinguent ce type d’alliages. Cependant, ces dernières, dépendant de la microstructure locale, sont fortement anisotropes. Par ailleurs, la déformation d'un échantillon massif serait différente de celle obtenue en surface. De ce fait, une étude détaillée trouve tout son intérêt. Le présent travail vise donc à identifier les principaux mécanismes de déformation et de leur évolution progressive, en se basant sur une déformation contrôlée de grains austénitiques individuels par des tests mécaniques de nanoindentation monotoniques et cycliques. Les courbes correspondantes au chargement-déchargement révèlent des informations détaillées sur les propriétés mécaniques sous-jacentes qui pourraient être liées à une étude complète de la structure de déformation en surface et en volume par différentes techniques de caractérisation à une échelle très fine. La déformation en fonction du temps, les phénomènes de transformation de phase réversible sous charge, l'anisotropie cristalline, l'influences de la taille des grains, la transmission de la plasticité et la tenue en fatigue ont été mis en évidence et étudiés / Metastable austenitic stainless steels feature an abundance of different deformation mechanisms, which contribute to the distinguished mechanical properties of these alloys. However, these properties are known to depend on the local microstructure and also are highly anisotropic. Furthermore, deformation is expected to be different for the bulk and the surface of a sample. In this sense, a discrete study is not trivial. The present work aims at investigation of the main deformation mechanisms and their gradual evolution, by employing controlled deformation of individual austenite grains via monotonic and cyclic nanoindentation. The corresponding loading–unloading curves have given extensive information about underlying mechanical properties, which could be related to an exhaustive reconstruction of the deformation substructure, both in surface and bulk, by different small scale characterization techniques. Amongst others, features such as time-dependent deformation, reversible phase transformation under load, crystalline anisotropy and grain size influences, besides plasticity transmission and fatigue behavior have been found and analyzed

Adições de Ti-C e Cr refinam o grão em nanocompósitos de Nd-Fe-B, aumentando substancialmente o valor de seu campo coercivo Hc. Isto motivou a investigação do efeito da adição de Ti-C e Cr em nanocompósitos de Pr-Fe-B e em outros nanocompóstitos à base de Nd-Fe-B. Fitas metálicas das composições (Pr9,5Fe84,5B6)0,97-x(TiC)0,03Crx (x = 0; 0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01) e (Nd9,5Fe84,5B6)0,97-x (TiC)0,03Crx (x = 0,005; 0,01) foram produzidas por resfriamento rápido. Medidas de magnetização em campos magnéticos de até 90 kOe mostraram que os materiais contendo Cr possuem Hc substancialmente maior do que os demais sem. Para um nanocompósito de Pr com 1% Cr, o campo coercivo obtido foi Hc = 12,5 kOe, enquanto que para um nanocompósito de Pr com 0% Cr obtivemos um Hc = 5,1 kOe. O produto energético máximo da amostra com 1% Cr foi de, aproximadamente, 13,6 MGOe, valor este limitado pela remanência. Uma análise do difratograma de raios X mostrou que as fitas à base de Pr-Fe-B com 1%Cr consistem basicamente de uma fase Pr2Fe14B dura e uma fase α-Fe mole. Uma espectroscopia Mössbauer foi realizada em 300 K e mostrou uma redução dos campos hiperfinos devido à adição do Cr. Também foi realizada uma microscopia eletrônica de transmissão na amostra Pr-Fe-B com 1% Cr e os resultados mostraram que o nanocompósito possui um tamanho de grão maior do que o material sem Cr, sendo que a microestrutura majoritária são de grãos constituídos de α-Fe, de tamanho médio de 100 nm, imersos numa matriz de Pr2Fe14B. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-30T15:59:14Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Vinicius Cappellano de Franco.pdf: 2554552 bytes, checksum: ca6455aec67ec4bd99efc6bdb3497dc6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-30T15:59:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Vinicius Cappellano de Franco.pdf: 2554552 bytes, checksum: ca6455aec67ec4bd99efc6bdb3497dc6 (MD5) / The addition of both Ti and Cr-C refine the grains in nanocomposites of Nd-Fe-B, increasing substantially the coercive field Hc . This motived our investigation of the effect of the addition of Ti-C and Cr to nanocomposites of Pr-Fe-B and Nd-Fe-B. Ribbons compositions (Pr9,5Fe84,5B6)0,97-x(TiC)0,03Crx (x = 0; 0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01) and (Nd9,5Fe84,5B6)0,97-x (TiC)0,03Crx (x = 0,005; 0,01) were produced by melt-spinning. Magnetization measures in fields up to 90 kOe showed that materials containing Cr have substantially higher Hc than the other materials without Cr. For a Pr nanocomposites with 1% Cr, the coercive field Hc was 12.5 kOe, while for a Pr nanocomposites with 0% Cr, Hc = 5.1 kOe. For the sample with 1% Cr, the maximum energy product was approximately 13.6 MGOe, a value limited by the remanence. The X-ray diffractogram analysis showed that the ribbons based on Pr-Fe-B with 1% Cr consist basically of a Pr2Fe14B hard phase and an α-Fe soft phase. Mössbauer spectroscopy was performed at 300 K and showed a reduction of the hyperfine field due to the addition of Cr. Transmission electronic microscopy of the Pr-Fe-B sample with 1% Cr showed that the nanocomposites have a grain size larger than the material without Cr, the microstructure consisting of α Fe grains, with an average size of 100 nm, in a matrix of Pr2Fe14B.

Adições de Ti-C e Cr refinam o grão em nanocompósitos de Nd-Fe-B, aumentando substancialmente o valor de seu campo coercivo Hc. Isto motivou a investigação do efeito da adição de Ti-C e Cr em nanocompósitos de Pr-Fe-B e em outros nanocompóstitos à base de Nd-Fe-B. Fitas metálicas das composições (Pr9,5Fe84,5B6)0,97-x(TiC)0,03Crx (x = 0; 0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01) e (Nd9,5Fe84,5B6)0,97-x (TiC)0,03Crx (x = 0,005; 0,01) foram produzidas por resfriamento rápido. Medidas de magnetização em campos magnéticos de até 90 kOe mostraram que os materiais contendo Cr possuem Hc substancialmente maior do que os demais sem. Para um nanocompósito de Pr com 1% Cr, o campo coercivo obtido foi Hc = 12,5 kOe, enquanto que para um nanocompósito de Pr com 0% Cr obtivemos um Hc = 5,1 kOe. O produto energético máximo da amostra com 1% Cr foi de, aproximadamente, 13,6 MGOe, valor este limitado pela remanência. Uma análise do difratograma de raios X mostrou que as fitas à base de Pr-Fe-B com 1%Cr consistem basicamente de uma fase Pr2Fe14B dura e uma fase α-Fe mole. Uma espectroscopia Mössbauer foi realizada em 300 K e mostrou uma redução dos campos hiperfinos devido à adição do Cr. Também foi realizada uma microscopia eletrônica de transmissão na amostra Pr-Fe-B com 1% Cr e os resultados mostraram que o nanocompósito possui um tamanho de grão maior do que o material sem Cr, sendo que a microestrutura majoritária são de grãos constituídos de α-Fe, de tamanho médio de 100 nm, imersos numa matriz de Pr2Fe14B. / The addition of both Ti and Cr-C refine the grains in nanocomposites of Nd-Fe-B, increasing substantially the coercive field Hc . This motived our investigation of the effect of the addition of Ti-C and Cr to nanocomposites of Pr-Fe-B and Nd-Fe-B. Ribbons compositions (Pr9,5Fe84,5B6)0,97-x(TiC)0,03Crx (x = 0; 0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01) and (Nd9,5Fe84,5B6)0,97-x (TiC)0,03Crx (x = 0,005; 0,01) were produced by melt-spinning. Magnetization measures in fields up to 90 kOe showed that materials containing Cr have substantially higher Hc than the other materials without Cr. For a Pr nanocomposites with 1% Cr, the coercive field Hc was 12.5 kOe, while for a Pr nanocomposites with 0% Cr, Hc = 5.1 kOe. For the sample with 1% Cr, the maximum energy product was approximately 13.6 MGOe, a value limited by the remanence. The X-ray diffractogram analysis showed that the ribbons based on Pr-Fe-B with 1% Cr consist basically of a Pr2Fe14B hard phase and an α-Fe soft phase. Mössbauer spectroscopy was performed at 300 K and showed a reduction of the hyperfine field due to the addition of Cr. Transmission electronic microscopy of the Pr-Fe-B sample with 1% Cr showed that the nanocomposites have a grain size larger than the material without Cr, the microstructure consisting of α Fe grains, with an average size of 100 nm, in a matrix of Pr2Fe14B.

A number of studies have been published in the last few decades on Pleistocene palaeo-temperature reconstruction based on isotopic studies on deep sea cores and ice core records from Greenland. Such temporal high-resolution data represents northern hemispheric circulations and has to be reconfirmed through the study of terrestrial archives in order to recognise the character of such fluctuations in different regions. Loess-palaeosol sequences (LPSs) are suitable to interpret them as palaeoenvironmental archives, because loess is a widely distributed terrestrial deposit and is datable using luminescence techniques. The Saxon loess region (SLR) is characterised by a loess cover of ca. 8 m thickness, mainly representing deposits of the last glacial cycle. Over the past 35 years, Saxon loess remains under-researched wherefore a reactivation with the objective of contributing to the European loess research is important. There is a clear need to re-examine Saxon LPSs and close this gap of knowledge, because in recent years much work has been done on important and European-wide known loess sections as well as in adjacent loess areas. In this study, LPSs from Saxony were investigated and a regional palaeoenvironmental reconstruction of the last Glacial/Interglacial cycle was developed. The established stratigraphical scheme has to be advanced by results of optically stimulated luminescence (OSL) dating. The stratigraphical results should be compared with previous work from Saxony and with results from adjacent loess areas, to verify if our results have to be interpreted as singularities or if they are in accordance with known European conceptions. Therefore, 8 sections, mostly never investigated before, were described and correlated with each other to finally generate an independent standard stratigraphy for this area. Carbonate content, pH-value, soil organic matter, total and pedogenic iron, magnetic susceptibility and classical grain size analyses were obtained from every section. Furthermore, rare earth elements concentrations were measured from selected positions in order to prove if there are variations in the deposit composition during the glaciation. The OSL dating results were processed by Kreutzer (2012). As previously noted, the first step towards a regional palaeoenvironmental reconstruction was to establish a standard stratigraphic scheme where all found units are involved. Based on features regarding grain size distribution, the found palaeosols and the magnetic susceptibility Baumgart et al. (2013), 5 units could be defined. Unit V reflects the pre-Weichselian sediments modified by the Eemian soil formation. Unit IV contains deposits from the beginning of the Weichselian glaciation. Typically, this unit starts with the first Weichselian deposit, a bright-greyish Mn- and Fe-precipitates enriched layer which shows an aggregation of charcoal at its top. This layer is covered by a greyish, humus-enriched and reworked relict of a Chernozem-like soil. After a Gelic Gleysol and a reddish-brownish soil sediment, a loess package with an embedded interstadial Cambisol-like soil is preserved. The top of the unit is represented by another brownish soil sediment which forms the lower part of the Gleina complex. Typically, unit IV is characterised by stronger reworked layers and soil sediments but at the Rottewitz section an older loess package is preserved. Unit III represents the reactivation of aeolian sedimentation. The base of this unit is made up of a strong Gelic Gleysol (upper part of the Gleina complex). The deposits of this unit are mostly pedogenically overprinted and show features of at least two Gelic Gleysols. Unit II is dominated by unweathered loess. Its lower part (unit IIb) is built of a more stratified loess facies whereas the upper part (unit IIa) is built of a homogeneous loess facies. They are separated by a strong Gelic Gleysol. Unit I represent the upper part of the loess section, which is modified by the Holocene and Late Pleistocene soil development. Within this succession, a huge hiatus is found between unit III and IV of ca. 35 ka. It is labelled as the Gleina complex according to Lieberoth (1963). Furthermore, we demonstrate how combined analyses of high-resolution grain size distributions and microscopic analysis can be used to discriminate depositional and pedogenetic features of loess-palaeosol profiles from the SLR. Generally, it was observed that an increase of coarse material is linked with an increase of the mineralogical components which refers to slope processes. Rounded shapes of Mn- and Fe-precipitates, mostly found in Early Weichselian humus layers, indicate strong interstadial soil development modified by subsequent redeposition. Further observations suggest that the class of medium sand is dominated by secondary precipitates. The varying amount of very fine sand shows that sequences are cyclically built up of pure loess comparable to the Nussloch section. Studying coarse grain size fractions by microscopic analysis, a differentiation between loessic layers formed by periglacial slope processes and layers overprinted by pedogenetic processes is possible. Furthermore, an increase of fine material and secondary Mn- and Fe-precipitates can be attributed to soil forming processes (clay formation, redoximorphic processes, and illuviation). Additionally, a palaeoenvironmental reconstruction for the Late Pleistocene is proposed. As palaeo-temperature proxies ice wedges, pure loess sedimentation or the platy soil structure due to former ice lensing for cold periods and soil formations or vegetation remnants for warmer periods were used. A reconstruction of wind speed is directly deduced from the very fine sand content. The stability/instability of the landscape surface could be indicated by soil formation (stable) or through an increase of coarse sand (active). The type of soil development for the reconstruction is of major importance. For example, a humus enriched soil indicates warmer and dryer conditions than a Gelic Gleysol. The results of grain size analyses reveal a similar temporal and lithogenic pattern of Weichselian aeolian dynamics of the study area and other records from Europe. Furthermore, grain size results independently confirm the luminescence chronology of the studied sections. Reworked loess-like sediments show varying OSL age estimates; aeolian loess shows a systematic change of OSL ages. Generally, the findings of this study agree with observations from other loess areas. In most areas, a similar hiatus between Middle and Upper Weichselians is documented. Additionally, OSL dating suggests that we found an older loess package with an age between ca. 60 and 70 ka and a younger loess package with an age of ca. 15 and 30 ka. These periods of aeolian deposition are in accordance with MIS 4 and MIS 2 as well as with dust concentrations results derived from lake sediments and from ice cores. A major finding of this study is that we uncover the internal differences of loess-palaeosol sequences regarding their temporal resolution. In periods of loess sedimentation, a temporally high-resolution record is preserved. In contrast, in periods dominated by interstadial soil development or redeposition, a temporal low-resolution record is preserved and a reconstruction of palaeoenvironment is almost impossible. / In den vergangenen Jahrzehnten wurden viele Studien über die Rekonstruktion der pleistozänen Temperaturentwicklung veröffentlicht, welche anhand von Isotopenanalysen aus Tiefsee- und Eisbohrkernen des grönländischen Eises abgeleitet werden konnten. In solchen zeitlich hochaufgelösten Daten sind nordhemisphärische Klimaschwankungen repräsentiert und diese sollten durch Untersuchungen terrestrischer Archive validiert und deren regionale Ausprägung in verschiedenen Räumen abgeschätzt werden. Löss-Paläobodensequenzen eignen sich hervorragend als Paläoumweltarchiv, da der Löss ein weit verbreitetes Sediment und mittels Lumineszenzverfahren datierbar ist. Die Sächsische Lössregion ist durch eine ca. 8 m mächtige Lössdecke charakterisiert, welche vornehmlich aus Ablagerungen des letzten glazialen Zyklus besteht. In den vergangenen 35 Jahren wurde die Lössforschung in diesem Raum vernachlässigt, sodass eine Wiederbelebung wichtig ist, um einen Beitrag zur europäischen Lössforschung zu leisten. Da in den letzten Jahren an wichtigen europäischen Lössprofilen, wie auch in angrenzenden Lössregionen, intensiv geforscht wurde besteht der dringende Bedarf, die Forschungen an sächsischen Löss-Paläobodensequenzen wieder aufzunehmen und die entstandene Wissenslücke zu schließen. In dieser Studie werden sächsische Löss-Paläobodensequenzen untersucht und eine regionale Umweltrekonstruktion für den letzten glazialen Zyklus vorgestellt. Die Standardstratigraphie wird dabei durch optisch stimulierte Lumineszenz (OSL)-Alter erweitert. Die Ergebnisse werden mit älteren Arbeiten aus diesem Raum verglichen, um abzuschätzen, ob es sich hierbei um Einzelbefunde handelt oder ob sich die Ergebnisse in schon bekannte europäische Konzepte einordnen lassen. Es werden 8, meist noch nie bearbeitete Profile beschrieben und miteinander korreliert, um schließlich eine unabhängige Standardstratigraphie für diesen Raum zu erarbeiten. Von jedem Profil wurde der Kalkgehalt, der pH-Wert, der Anteil der organischen Substanz, das pedogene und Gesamteisen, die magnetische Suszeptibilität und die Korngrößenverteilung (klassisch) bestimmt. Zudem wurde die Konzentration der Seltene Erden Elemente an ausgewählten Positionen bestimmt, um zu prüfen, ob es Verschiebungen in der mineralogischen Zusammensetzungen über das letzte Glazial hinweg gab. Die OSL-Datierungen wurden dabei von Kreutzer (2012) realisiert. Wie schon erläutert wurde, bestand der erste Arbeitsschritt darin, eine Standardstratigraphie zu erarbeiten, worin alle Befunde integriert werden können. Auf Grundlage der Korngrößenverteilung, der gefundenen Paläoböden und der magnetischen Suszeptibilität Baumgart et al. (2013) konnten 5 Einheiten ausgewiesen werden. Die Einheit V stellt die prä-weichselzeitlichen Sedimente dar, welche von der eemzeitlichen Bodenbildung überprägt wurden. Einheit IV beinhaltet die Sedimente vom Beginn der Weichselkaltzeit. Typischerweise befindet sich an der Basis dieser Einheit eine hellgraue, an Mn- und Fe-Konkretionen angereicherte Schicht, welche eine Häufung von Holzkohlebruchstücken im oberen Bereich zeigt. Diese Schicht ist wiederum von einem Rest einer schwarzerdeähnlichen Bodenbildung überlagert und zeigt eine Anreicherung an organischer Substanz. Über einem Nassboden und einem rotbraunen Bodensediment ist ein Lösspaket, mit einem zwischengelagerten interstadialen braunerdeartigen Boden, erhalten. Der obere Bereich der Einheit IV ist durch ein weiteres rötlichbraunes Bodensediment geprägt, welches dem unteren Teil des Gleinaer Komplexes entspricht. Normalerweise ist die Einheit IV in Sachsen durch stark umgelagerte Schichten charakterisiert, jedoch ist im Profil Rottewitz in dieser Einheit ein älteres Lösspaket erhalten. Die Einheit III repräsentiert eine Reaktivierung der äolischen Sedimentation. Ihre Basis bildet ein kräftiger Nassboden (oberer Teil des Gleinaer Komplex). Die Sedimente dieser Einheit sind meist pedogen überprägt und es können mindestens zwei separate Nassböden ausgewiesen werden. Die Einheit II besteht vornehmlich aus unverwittertem kalkhaltigen Löss. Ihr unterer Abschnitt (Einheit IIb) wird durch eine streifige Löss-Fazies gebildet, wohingegen der obere Teil von einer homogenen Löss-Fazies dominiert wird. Diese sind durch einen kräftigen Nassboden voneinander getrennt. Die Einheit I bildet den oberen Teil des Lössprofiles und ist durch die pedogene Überprägung der spätpleistozänen und holozänen Bodenentwicklung geprägt. In dieser Abfolge ist ein Alterssprung von ca. 35 ka zwischen der Einheit IV und III nachgewiesen. Dieser Hiatus befindet sich im durch Lieberoth (1963) definierten Gleinaer Komplex. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe einer kombinierten Untersuchung aus Korngrößenanalyse und Mikroskopieren es möglich ist, eine durch Bodenbildung bedingte und eine durch Umlagerung hervorgerufenen Überformung von Lösssedimenten voneinander zu unterscheiden. Generell wurde festgestellt, dass ein Anstieg der groben Kornfraktionen oft mit einer Erhöhung der mineralischen Komponente einhergeht und dies auf laterale Umlagerungsprozesse hindeutet. Abgerundete Mn- und Fe-Konkretionen aus humosen frühweichselzeitlichen Schichten lassen eine kräftige interstadiale Bodenentwicklung mit anschließender Umlagerung vermuten. Es wurde zudem festgestellt, dass die Mittelsandfraktion durch sekundäre Fe- und Mn-Konkretionen dominiert wird. Der variierende Feinstsandanteil zeigt, dass die Sequenzen in verschiedenen Zyklen aus unverwittertem Löss aufgebaut wurden, wie es auch aus dem Profil Nussloch beschrieben wird. Bodenbildungsprozesse bedingen demgegenüber ein Anstieg der Feinkomponenten und der Mn- und Fe-Konkretionen in den Sandfraktionen. Weiterhin wird eine Paläoumweltrekonstruktion für das Spätpleistozän vorgeschlagen. Hierbei werden verschiedenste Indikatoren als Paläotemperaturzeiger herangezogen. Für kalte Phasen stehen zum Beispiel Eiskeilpseudomorphosen, Pakete aus unverwittertem Löss oder plattige Strukturen infolge von Schichteisbildung. Für wärmere Phasen sprechen Paläoböden oder Pflanzenreste. Eine Rekonstruktion der Paläowindgeschwindigkeiten wird direkt über die Feinstsandanteile abgeleitet. Die Stabilität einer Landschaftoberfläche wird durch Bodenbildungen (stabil) oder einem Anstieg der groben Sandkomponenten (aktiv) repräsentiert. Den Paläoböden kommt bei einer solchen Rekonstruktion eine Schlüsselstellung zugute. Zum Beispiel signalisiert ein Steppenboden wärmere und trockenere Bedingungen im Vergleich mit einem Nassboden. Die Ergebnisse der Korngrößenuntersuchungen zeigen, dass hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer chronologischen Einordnung die äolisch dominierten Phasen der sächsischen Lössprofile bekannten Mustern aus anderen Archiven in Europa folgen. Zudem zeigt sich, dass die Ergebnisse der Korngrößenverteilung die mittels OSL bestimmten Alter untermauern. Umgelagerte Sedimente zeigen größere Altersschwankungen, wohingegen äolische Sedimente eine kontinuierliche Altersentwicklung haben. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen stimmen mit Beobachtungen aus anderen Lössgebieten überein. In den meisten Regionen wird ein ähnlicher Hiatus zwischen der mittleren und oberen Weichselkaltzeit beschrieben. Zudem deuten die OSL-Ergebnisse an, dass in Sachsen ein älteres Lösspaket mit einem Alter von ca. 60 bis 70 ka und ein jüngeres Lösspaket mit einem Alter von ca. 15 bis 30 ka existiert. Die beiden äolischen Phasen korrelieren mit der marinen Isotopenstufe 4 (MIS) beziehungsweise der MIS 2, sowie mit Ergebnissen pleistozäner Staubkonzentration der Atmosphäre, abgeleitet aus Seesedimenten oder Eisbohrkernen. Eine wichtige Erkenntnis dieser Untersuchungen ist, dass wir innerhalb eines Lössprofiles Pakete unterschiedlicher zeitlicher Auflösung identifizieren konnten. Aus Phasen kräftiger Lösssedimentation sind zeitlich hoch aufgelöste Sequenzen erhalten. Demgegenüber ist aus Phasen, dominiert durch Bodenbildungen oder Umlagerungen, ein zeitlich nur sehr schlecht aufgelöstes Archiv erhalten, weshalb anhand dieser Abschnitte eine Paläoumweltrekonstruktion nur bedingt möglich ist.

Bedrock islands add variation to the estuarine system that results in deviations from typical unconfined estuarine sediment transport patterns. Limited literature exists regarding the dynamics of seabed morphology, delta formation, sediment divergence patterns, and sedimentary facies classifications of non-fjordic bedrock confined systems. Such knowledge is critical to address coastal management concerns adequately. This research presents insights from the Skeena Estuary, a macrotidal estuary in northwestern Canada with a high fluvial sediment input (21.2-25.5 Mtyr-1). Descriptions on sub-environments, stratification, and sediment accumulation within the Skeena Estuary utilize HydroTrend model outputs of riverine sediment and discharge, Natural Resources Canada radiocarbon-dated sediment cores and grain size samples, and acoustic Doppler current profiler and conductivity-temperature-depth measurements from three field campaigns. Research findings delineate a fragmented delta structure with elongated mudflats and select areas of slope instability. Variations from well-mixed water circulation to lateral stratification, govern the slack tide flow transition and sediment transport pathways within seaward and landward passages of the estuary. Fostering a comprehensive understanding of bedrock confined estuary and delta systems has implications for the assessment of coastal management strategies, the productivity of ecological habitats, and the impacts of climate change within coastal areas. / Graduate

This master thesis is divided into two parts: theoretical and practical one. In the theoretical part there is described hydraulic roughness, velocity distribution in the case of hydraulically rough surface and the process of grain sorting in surface layer. The practical part of the thesis resolves the influence of surface layer on hydraulic roughness of bed, expressed by Nikuradse sand grain size ks. The results are formulas explaining dependence of ks on characteristic grain size dx from grain-size distribution curve and comparison with coefficient ks according to different authors.

L’objectif de cette étude est de reconstruire le régime de l’érosion des chaînes himalayennes, et de relier ces paramètres aux variations climatiques globales et à l’intensité de la mousson. Dans ce travail, Les sédiments de 3 carottes prélevées dans la baie du Bengale pendant la mission MONOPOL ont fait l’objet d’analyses minéralogiques (XRD et granulométrie) et géochimiques (majeurs, traces, la composition isotopique du Nd et du Sr). La mise en âge des carottes, est basée sur les enregistrements de δ¹⁸O de foraminifères planctoniques (G. ruber), et des datations au ¹⁴C (AMS). Ces 3 enregistrements sédimentaires couvrent les derniers 180 ka. L'approche multi-traceur menée sur ces carottes, nous donne des informations essentielles sur les sources, afin de reconstruire les changements au cours du temps des sédiments transportés vers la partie proximale du cône sous-marin du Bengale, et de mieux comprendre ses liens potentiels avec les changements climatiques (mousson indienne et/ou des changements au niveau de la mer). Les résultats de cette étude, donnent également des clefs sur les processus d'altération chimique et de la dynamique du transport des sédiments au cours du temps. En outre, une étude à haute résolution, sur un site localisé sur la levée du chenal actif du cône sous-marin fournit des informations sur les changements dans le degré d'altération et la dynamique de transport des sédiments du système himalayen au cours de l'Holocène. Ainsi, il est possible de quantifier l'impact de la mousson d’été sur la sédimentation au niveau de la levée durant cette période climatique. Les résultats de cette étude ont été utilisés pour estimer les changements dans les sources sédimentaires (plaine Indo-Gangétique vs haute-chaine) et retracer l'altération chimique du matériel détritique au sein du bassin versant du système fluviatile du Ganges-Brahmapoutre. / The aim of this study is to reconstruct the erosional history of the Himalayan ranges, in order to connect these parameters to global climatic events and variations in the intensity of the monsoon. In this work, sediments from 3 marine cores collected in the Bay of Bengal, during the MONOPOL cruise were analyzed using mineralogical (XRD and grain-size) and geochemical (major, trace, Nd and Sr isotopic composition) methods. Chronological framework of studied cores were based on δ¹⁸O from planktonic foraminifera (G. ruber), and ¹⁴C ages dating (AMS). These cores cover the last 180 kyr. The multi-proxy approach conducted on these cores, gives us critical information about the source, to reconstruct the temporal variability of sediment export to the proximal northeastern Bengal Fan and its potential links to climatic changes (Indian monsoon and/or sea-level changes). Results also give insights on the chemical weathering processes and the dynamic of transport of the sediments through time as well. Moreover, a high-resolution study, on a site located on the active middle fan channel levee of the fan provides information on changes in the weathering pattern and the dynamic of transport of sediments from the Himalayan system during the Holocene. Thus, it is possible to quantify the impact effect of summer monsoon rainfall during that time interval. These results have been used to assess changes in the sedimentary sources (Indo-Gangetic plain vs highlands) and document the chemical weathering states of the detrital material within the Ganges-Brahmaputra river basin catchment.

Ultrafeinkörnige metallische Werkstoffe haben verstärkt wissenschaftliche Bedeutung erlangt. Um dieser neuartigen Werkstoffklasse über die grundlagenorientierte Forschung hinaus einen Einsatz in technischen Anwendungen zu ermöglichen, ist es notwendig, deren Verhalten unter verschiedenen einsatzrelevanten Belastungsbedingungen vorhersagen zu können. In der vorliegenden Arbeit wird das Schädigungsverhalten einer ultrafeinkörnigen Aluminiumlegierung in den Bereichen der hochzyklischen (HCF) und niedrigzyklischen (LCF) Ermüdung sowie des Rissfortschritts untersucht. Im Mittelpunkt steht dabei die Identifikation der mikrostrukturell wirksamen Mechanismen bei der Entstehung und Ausbreitung von Ermüdungsrissen. Es werden ein homogen ultrafeinkörniger und ein bimodaler Zustand sowie verschiedene duktilitätsoptimierte Zustände betrachtet und systematisch der Einfluss der Korngröße, der Korngrößenverteilung, der Ausscheidungscharakteristik sowie der Festigkeit und Duktilität auf das Ermüdungs- und Rissfortschrittsverhalten ermittelt. Die Untersuchungen zeigen, dass das Schädigungsverhalten der ultrafeinkörnigen Aluminiumlegierung insbesondere durch die Korngröße und Korngrößenverteilung sowie den Kohärenzgrad der festigkeitssteigernden Ausscheidungen beeinflusst wird.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der Korngröße und der Gefügestabilität auf die zyklische Plastizität von mikro- und submikrokristallinem Nickel, hergestellt durch ECAP und PED, untersucht. Zur Gefügecharakterisierung kamen verschiedene elektronenmikroskopische und röntgenographische Methoden zum Einsatz. Die Untersuchungen zur Gefügestabilität zeigten, dass (i) die Stabilität der Korn- und Substruktur bei der zyklischen Verformung empfindlich vom Gefüge im Ausgangszustand abhängt, (ii) generell die Tendenz zur Umwandlung der vorhandenen Substruktur in eine universelle ermüdungstypische Substruktur besteht, diese Transformation jedoch durch die lokale Gefügebeschaffenheit be- bzw. verhindert sein kann und (iii) zur Erklärung des Entfestigungsverhaltens der ECAP-Materialien sowohl die Transformation der Substruktur als auch die Vergröberung der Kornstruktur berücksichtigt werden müssen. Auf der Basis der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit und unter Hinzunahme von Resultaten aus der Literatur lassen sich Schlussfolgerungen zum Einfluss der Korngröße auf die zyklische Plastizität in einem vier Größenordnungen umfassenden Korngrößenbereich ziehen. In grob- und feinkörnigem Nickel bilden sich bei der zyklischen Verformung ermüdungstypische Versetzungsstrukturen, deren Abmessungen kaum von der Korngröße abhängen. Der Versetzungslaufweg in diesen Materialien ist wesentlich kleiner als die Kornabmessungen. Dementsprechend besteht höchstens ein schwacher Einfluss der Korngröße auf das sich bei der Wechselverformung einstellende Spannungsniveau. Bei mikro- und submikrokristallinem Nickel, wo der Versetzungslaufweg in der Größenordung der Kornabmessungen liegt, wird ein deutlicher Umschlag bei der Versetzungsmusterbildung und dem zyklischen Verformungsverhalten beobachtet. In diesem Korngrößenbereich entstehen entweder qualitativ andere (D<DS1=5µm) oder keine Versetzungsstrukturen (D<DS2=1µm) und das Spannungsniveau steigt mit sinkender Korngröße entsprechend einer HALL-PETCH-Beziehung.