Techn. Universiẗat, Diss., 2004--Berlin.

University, Diss., 2005--Frankfurt (Main).

Schichten auf Basis von Molybdändisilizid werden mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzens an Stelle der heute gebräuchlichen Plasmaspritzverfahren erzeugt. Für die Herstellung der Spritzpulver kommen die Hochenergiemahlung und anschließend das drucklose Sintern zum Einsatz. Zur gezielten Einstellung der Schichtporosität werden relevante Prozessparameter mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung ermittelt. Anschließend erfolgt die Abscheidung von MoSi2-Schichten mit unterschiedlichen Porositätsniveaus. Als für die Nutzung von Molybdändisilizidschichten im Hochtemperaturbereich relevanteste Systemeigenschaft wird das Oxidationsverhalten bei unterschiedlichen Temperaturen im Bereich von 500 °C bis 1500 °C untersucht. Dafür kommen thermogravimetrische Methoden, Temperaturwechselfestigkeits- und Thermoschockversuche zur Anwendung. Ein Praxistest in einer Hausmüllverbrennungsanlage prüft die Korrosionsbeständigkeit der MoSi2-Beschichtungen in einer möglichen Anwendung. Zusätzlich zur Analyse der Schichtgefüge mit licht- und elektronenmikroskopischen Verfahren, Röntgenfeinstrukturanalyse und Sauerstoffgehaltsmessungen werden die mechanischen Kennwerte Oberflächenrauheit und Mikrohärte bestimmt. Die Untersuchungsergebnisse weisen nach, dass hochgeschwindigkeitsflammgespritzte Molybdändisilizidschichten nach entsprechender Gefügeoptimierung im Temperaturbereich von 500 °C bis 1500 °C, vor allem bei Temperaturen oberhalb von 1200 °C, als Oxidationsschutzschichten empfohlen werden können.

Wärmeleitfähigkeiten von Dämmstoffen, die mit verschiedenen Verfahren gemessen wurden, zeigen in vielen Fällen Differenzen, deren Ursachen bisher nicht eindeutig geklärt werden konnten. In der Arbeit werden die Ergebnisse der systematischen experimentellen Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit von isotropen und anisotropen Dämmstoffen mit verschiedenen stationären und instationären Messverfahren im Temperaturbereich 20 – 1200 °C dargestellt. Mit Hilfe numerischer Simulationsmodelle werden Fehlerquellen an ausgewählten stationären Messapparaturen analysiert. Unter Beachtung materialbedingter Schwankungen und von Veränderungen der Materialien unter Temperaturbelastung zeigen sich beim Vergleich der Messergebnisse keine systematischen Unterschiede zwischen den verwendeten Verfahren. Es werden Empfehlungen zur Auswahl geeigneter Messverfahren abgeleitet, die neben der Probenpräparation speziell die Isotropie / Anisotropie der verschiedenen Dämmstoffe berücksichtigen.

Die Kenntnis der dynamischen Eigenschaften von Turbomaschinenrotoren sind bei magnetgelagerten Maschinen von entscheidender Bedeutung für den sicheren Betrieb und die Regelung. Besonders der Temperatureinfluss auf die Materialien und die Eigenformen müssen dabei berücksichtigt werden. In diesem Beitrag wird ein MATLAB-Tool vorgestellt mit dem es möglich ist, die Eigenfrequenzen und -formen für magnetgelagerte Turbomaschinen zu berechnen und das Rotormodell für dynamische Simulationen zu erstellen. Es wird auf die zu Grunde liegende Mathematik eingegangen und die Implementierung vorgestellt. Die bisher erreichten Ergebnisse und die Implementierung in ein Simulationsmodell für eine magnetgelagerte Maschine werden gezeigt. / Knowledge of the dynamic properties of turbomachinery rotors is of crucial importance for safe operation and control in machines with magnetic bearings. Especially the temperature influence on the materials and the eigenmodes have to be considered. In this paper, a MATLAB tool is presented with which it is possible to calculate the natural frequencies and shapes for magnetically levitated turbomachinery and to create the rotor model for dynamic simulations. The underlying mathematics is discussed and the implementation is presented. The results achieved so far and the implementation in a simulation model for a machine with magnetic bearings are shown.

Thematisch befasse ich mich in meiner Dissertation mit der experimentellen Untersuchung von Carbonbeton unter Hochtemperaturbeanspruchung. Um die Thematik grundlegend aufzuarbeiten, wurden zuerst die Prüfmöglichkeiten zur Bestimmung der Zug- und Verbundtragfähigkeit von Carbonbeton unter Raumtemperatur zusammengetragen. Aufbauend dazu wurden die bisherigen Erkenntnisse zu Hochtemperaturuntersuchungen an carbonfaserverstärkten Kunststoffen zusammengefasst und aufbereitet. Die eigenen experimentellen Versuche bauen auf den Vorbetrachtungen auf. Der Fokus lag auf der Untersuchung des Zugtragverhaltens von zwei ausgewählten Carbonbeton-Materialkombinationen am Dehnkörper. Zur Ermittlung der Zugfestigkeit wurden stationäre und instationäre Zugversuche in einem Temperaturbereich zwischen 100 °C und 600 °C durchgeführt. Bei den instationären Zugversuchen lag das Lastniveaus zwischen 50 % und 80 % der Zugfestigkeit bei Raumtemperatur. Daraus wurden dann Zugbemessungswerte für die Dimensionierung von Carbonbetonbauteilen im Brandfall abgeleitet. Neben den Zugversuchen wurden auch stationäre Verbundversuche an den zwei Materialkombinationen in einem Temperaturbereich zwischen 100 °C und 400 °C durchgeführt. Hierbei lag der Fokus vor allem auf der Vorhersage der Versuchsergebnisse auf Basis von chemischen Betrachtungen des Bewehrungsmaterials.

Die Auslegung von Magnetlagern erfolgt in der Regel durch Fachpersonal in einem iterativen zeitaufwendigen Prozess. Dies stellt einen großen Kostenfaktor bei der Entwicklung magnetgelagerter Maschinen oder der Umrüstung konventionell gelagerter Maschinen dar. Aus diesem Grund wurde ein Softwarewerkzeug entwickelt, welches eine automatisierte, optimale Auslegung von Magnetlagern auf Basis der Particle-Swarm-Optimization ermöglicht. Dabei wurden auch Temperatureinflüsse berücksichtigt, sodass eine Auslegung von Magnetlagern für erweiterte Temperaturbereiche möglich ist (Hochtemperatur-Magnetlager). / The design of magnetic bearings is usually carried out by specialist personnel in an iterative time-consuming process. This represents a major cost factor in the development of machines with magnetic bearings or the retrofitting of machines with conventional bearings. For this reason, a software tool was developed that enables an automated, optimal design of magnetic bearings based on Particle-Swarm Optimization. Temperature influences were also taken into account, so that a design of magnetic bearings for extended temperature ranges is possible (high-temperature magnetic bearings).

Hochtemperaturmagnetlager in Turbomaschinen erfordern Lagesensoren, die den Umgebungsbedingungen ebenfalls dauerhaft standhalten und den Lagereglern hinreichend genaue und störungsfreie Informationen über die Rotorpositionen kontinuierlich zur Verfügung stellen. Ausgehend von den Einsatzbedingungen wurden mögliche Messprinzipien untersucht. In einem zweiten Schritt erfolgte die Recherche zu temperaturbeständigen Werkstoffen für die Sensorkomponenten und auf Basis einer Marktanalyse wurde deren Verfügbarkeit geprüft. Im Anschluss wurde ein kombinierter induktiver Radial-Axial-Lagesensor als Prototyp für den Einsatz am Magnet- und Fanglagerprüfstand MFLP ausgelegt. Dazu wurde ein analytischer Auslegungsalgorithmus für schnelle Auslegungsrechnungen erstellt und in MATLAB umgesetzt. Aufbauend auf den Ergebnissen der Auslegung wurde der Sensor konstruiert und gefertigt. Parallel dazu wurde eine Sensorelektronik entwickelt. Das Paper beschreibt die Auslegung und Konstruktion des Sensors und die Entwicklung der dazugehörigen Elektronik. / High-temperature magnetic bearings in turbomachinery require position sensors that can also withstand the ambient conditions permanently. This measurement system continuously provide the position controllers with sufficiently accurate and interference-free information about the rotor positions. Based on the operating conditions, suitable measurement principles were investigated. Furthermore suitable temperature-resistant materials for the sensor components were identified and their availability was checked based on a market analysis. Subsequently, a combined inductive radial-axial position sensor was developed. The demonstrator was designed for air gap measurements at the MFLP - a test rig for magnetic and backup bearings. For this purpose, an analytical design algorithm for fast design calculations was created and implemented in MATLAB. Based on the design results, the sensor was designed and manufactured. In parallel, sensor electronics were developed. The paper describes the design and construction of the sensor and the development of the associated electronics.

The main focus of the present work was the Ge-rich part of the binary Ba – Ge system, in which by inspecting the behavior of the clathrate-I Ba8Ge43 under pressure, several new phases were found. The new phases in this system have the following compositions: BaGe3 (with two modifications), BaGe5, BaGe5.5 and BaGe6, therefore they are quite close in composition range: 75% - ~85% at. Ge. Concerning the conditions required for the synthesis of each phase, several combinations of temperature and pressure were employed in order to find a stability range. It was possible to establish such a formation range for all phases. In some cases two phases were found for a given conditions and in many other cases three or more phases were found to coexist. Thus, the stability range of pressure and temperature for single phase formation turned out to be very narrow. By inspecting of some structural features, for instance the interatomic distances, it is found that the average of the Ge – Ge distances change in line with the composition, i.e. the shorter contacts belong to BaGe6 while the longer distances are present in BaGe3 (both modification). An opposite trend is observed for the calculated density of each phase (neglecting the tI32 form of BaGe3): the lower density is found for BaGe3 and the denser compound is found to be BaGe6. Of course this is not coincidence, since due to the Ge content, BaGe6 has the largest molar mass. Similarly, by examining the density as a function of the interatomic distance. In such case, the denser compound is characterized by shorter Ge – Ge contacts, while the less dense phase holds the longest Ge – Ge contacts. This is in agreement with the building motifs within each crystal structure: columns in BaGe3 (open framework) passing through layers in BaGe5, ending in a three-dimensional network (closed framework) in BaGe6.

Im Zeitraum der Jahre 2012 bis 2015 beteiligte sich die TU Bergakademie Freiberg mit einem Antrag für ein \\\"Zentrum für effiziente Hochtemperatur- Stoffwandlung\\\" (ZeHS) am Wettbewerb um eine Förderempfehlung für Forschungsbauten an Hochschulen gemäß Art. 91b GG. Nach der erfolgreichen Verteidigung vor dem Wissenschaftsrat und der Bestätigung durch die gemeinsame Wissenschaftskonferenz des Bundes und der Länder stehen der Universität in den Jahren 2015 bis 2020 41,5 Mio. Euro für die Baukosten und die Beschaffung ausgewählter Großgeräte zur Verfügung. Der Forschungsbau, der für Wissenschaftler aller Fakultäten der TU Bergakademie Freiberg offen ist, ermöglicht die strukturelle Bündelung der an der Universität in den Bereichen Hochtemperatur-Prozesse und -Materialien in einzigartiger Weise vorhandenen Kompetenzen. Der Fokus des ZeHS liegt auf der Entwicklung innovativer, ressourcen- und energieeffizienter Technologien im Bereich der Grundstoffindustrie, wobei Prozess- und Materialanforderungen in der Chemischen Industrie, der Metallurgie sowie der Keramik-, Glas- und Baustoffindustrie zusammenhängend betrachtet werden und die Ergebnisse auch auf andere Branchen übertragbar sind.