Zur Book-On-Demand Herstellung von Hardcover sowie Softcover Büchern sind die durch das Produkt vorgegebenen Prozessschritte einzuhalten. Um in diesem Rahmen eine wirtschaftliche Herstellung zu ermöglichen, wird ein Konzept erarbeitet und vorgestellt, das die verkettete Steuerung automatisierter Weiterverarbeitungsmaschinen ermöglicht.

Ein wesentlicher Nachteil der Sensoren auf optischer Ba­sis re­sul­tiert aus der zum Schweißprozess ungünstigen Wellen­länge. Das heißt, dass das Licht als Informations­trä­ger der Sensorik durch die Licht­emissionen der gebräuchlichsten Schweißverfahren we­sent­lich beeinflusst wird. Dies muss durch aufwändige Abschirmmaßnahmen, Abstands­ver­größerung zwischen Sensor und Mess­oberfläche sowie softwaretechnisch kompensiert wer­den. Aus dieser Überlegung heraus bie­tet sich die Radarsensorik auf Grund ihrer günstigeren Wellenlänge für den Einsatz in der Schweißtechnik nahezu an. Diese größere Wellenlänge bewirkt eine Un­empfindlichkeit gegenüber den Störungen des Schweiß­lichtbogens. In dieser Arbeit werden zum einen grundlegende Aspekte und technische Randbedingungen beleuchtet und andererseits Anwendungsbeispiele für den Einsatz beschrieben.

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Cast-iron (CI) based bulk amorphous alloy with compositions of Fe₇₅.₅₋ₓC₆.₀ Si₃.₃B₅.₅P₈.₇Cu₁.₀Alₓ (x = 0, 1 at.%) was synthesized by Cu mold casting. As indicated by increased critical diameters (dmax) for the amorphization, the substitution of Al enhanced the glass-forming ability of the alloy. However, the onset temperature of crystallization (Tₓ) and the range of supercooled liquid region (ΔTₓ) of the alloy decreased upon Al addition from 500 °C and 28 °C to 475 °C and 25 °C, respectively. It was revealed that the decreased thermal stability of the amorphous phase is related to the enhanced crystallization tendency to form primary α-Fe phase. Upon the nanocrystallization of primary α-Fe phase the Al-added alloy shows enlarged Ms of 176 emu g⁻¹, still keeping a reasonable small Hc value of 0.086 Oe. The present study revealed that the minor Al addition enhances not only the glass-forming ability, but also the nanocrystallization behavior of the CI based bulk amorphous alloy.

Im Rahmen der vorgelegten Arbeit wurde das Niederdruck-Hohlteilgießverfahen untersucht. Dieses Verfahren beruht auf dem Niederdruckgießverfahren, jedoch wird die Druckbeaufschlagung auf das System vor dem kompletten Erstarren des Gussstückes beendet, wodurch nicht erstarrtes Material aus der Form fließen kann und ein hohles Gussstück ohne Einsatz von Kernen entsteht. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Probekörper aus verschiedenen Al-Legierungen in Sand- und Metallformen hergestellt und ausgewertet, wobei die Einflussfaktoren Druckhaltezeit und Temperaturgradient zwischen Schmelze und Form variiert wurden. Anschließend erfolgte eine Auswertung der Probekörper hinsichtlich Ausbildung der Wanddicke und deren Rauhigkeit. Dabei wurden Abhängigkeiten zwischen Haltezeit und Wanddicke gefunden. Die Rauhigkeit des ausgebildeten Hohlraumes ist dabei legierungsabhängig und unterscheidet sich zwischen Sand- und Kokillenguss stark.

In Rahmen dieser Arbeit wurde ein Simulationsprogramm für Gießprozesse weiterentwickelt. Zunächst wurden die Richtigkeit der mathematischen Lösung und die Sensibilität der Software bestätigt. Dazu wurde ein Vergleich der berechneten mit den experimentellen Werten durchgeführt. Zur Messung der Wanddicke des erstarrenden Gussteils wurde eine neue Methode zur Visualisierung der Berechnungsergebnisse erarbeitet. Anhand zweier Beispiele zur Berechnung eines dünnwandigen, komplizierten Al-Gussteils und eines exothermischen Speisers wurde eine korrekte Nutzung neuer Gießtechnologien aufgezeigt. Das Simulationssystem wurde speziell für das Stranggießen modifiziert. Die neu entwickelten Berechnungsalgorithmen sowie die Visualisierungsmöglichkeiten erlauben eine exakte Modellierung des Strangabzuges in der Gießmaschine. Auch in diesem Falle liefert der Vergleich zwischen den durchgeführten Berechnungen und den erzielten Versuchswerten die Richtigkeit und Exaktheit der neu eingesetzten Methode.

The near-threshold behavior of long cracks is studied in this paper using precracked flat dogbone specimens of a commercial aluminum alloy in peak-aged and overaged conditions. After introducing the initial crack in compression precracking, the crack was propagated approximately with the constant range of the stress intensity factor at values just above or below the corresponding threshold values. It was found that there were two major mechanisms which kept the crack from continuous extension. First, the crack front was pinned by primary precipitates. This effect was rather pronounced and lead to significant kinking in the crack front and ductile ridges on the fracture surface. The second mechanism was shear-controlled crack extension of very long cracks with plastic zones ahead of the crack tip, very similar to stage-I small cracks. Interaction with primary precipitates deflected the shear-controlled cracks but did not change the crack extension mode.

Two austenitic stainless steels of strongly different stacking fault energies (SFEs) and correspondingly different stabilities of the austenite phase were studied with respect to their very high cycle fatigue (VHCF) behavior. The metastable austenitic stainless steel 304L shows a very pronounced transient behavior and a fatigue limit in the VHCF regime. The higher SFE of the 316L steel results in a less pronounced transient cyclic deformation behavior. The plastic shear is more localized, and the formation of deep intrusions leads to microcrack initiation. However, the propagation of such microcracks is impeded by α'-martensite formed very localized within the shear bands. A comprehensive description of the microstructural changes governing the cyclic deformation including the transient resonant behavior was developed and transferred into a mechanism-based model. Simulation results were correlated with the observed deformation evolution and the change of the resonant behavior of specimens during VHCF loading providing a profound understanding of the VHCF-specific deformation behavior.

Diatoms are unicellular, eukaryotic microalgae inhabiting nearly all aquatic habitats. They are famous for their micro- and nanopatterned silicabased cell walls, which are envisioned for various technologic purposes. Within this review article, we summarize recent in vivo modifications of diatom biosilica with respect to the following questions: (i) Which metals are taken up by diatoms and eventually processed into nanoparticles (NPs)? (ii) Are these NPs toxic for the diatoms and––if so––what factors influence toxicity? (iii) What is the mechanism underlying NP synthesis and subsequent metabolism? (iv) How can the obtained materials be useful for materials science?

Ferroelectrics are promising for nonvolatile memories. However, the diffi culty of fabricating ferroelectric layers and integrating them into complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices has hindered rapid scaling. Hafnium oxide is a standard material available in CMOS processes. Ferroelectricity in Si-doped hafnia was first reported in 2011, and this has revived interest in using ferroelectric memories for various applications. Ferroelectric hafnia with matured atomic layer deposition techniques is compatible with three-dimensional capacitors and can solve the scaling limitations in 1-transistor-1-capacitor (1T-1C) ferroelectric random-access memories (FeRAMs). For ferroelectric field-effect-transistors (FeFETs), the low permittivity and high coercive field Ec of hafnia ferroelectrics are beneficial. The much higher Ec of ferroelectric hafnia, however, makes high endurance a challenge. This article summarizes the current status of ferroelectricity in hafnia and explains how major issues of 1T-1C FeRAMs and FeFETs can be solved using this material system.