Pseudoelastic NiTi shape memory alloys exhibit different stress–strain curves and modes of deformation in tension vs. compression. We have recently shown that under a combination of compression and shear, heterogeneous deformation can occur. In the present study, we use digital image correlation to systematically analyze how characteristic features of the nominally uniaxial engineering stress–strain curves (particularly the martensite nucleation peak and the plateau length) are affected by extensometer parameters in tension, compression, and the novel load case of shear-compression. By post-experimental analysis of full surface strain field data, the effect of the placement of various virtual extensometers at different locations (with respect to the nucleation site of martensite bands or inhomogeneously deforming regions) and with different gauge lengths is documented. By positioning an extensometer directly on the region corresponding to the nucleating martensite band, we, for the first time, directly record the strain-softening nature of the material—a specific softening behavior that is, for instance, important for the modeling community. Our results show that the stress–strain curves, which are often used as a basis for constitutive modeling, are affected considerably by the choice of extensometer, particularly under tensile loading, that leads to a distinct mode of localized deformation/transformation. Under compression-shear loading, inhomogeneous deformation (without lateral growth of martensite bands) is observed. The effects of extensometer gauge length are thus less pronounced than in tension, yet systematic—they are rationalized by considering the relative impact of differently deforming regions.

High hardness and good wear resistance have been revealed for the high-entropy alloy (HEA) system AlCoCrFeNiTi, confirming the potential for surface protection applications. Detailed studies to investigate the microstructure and phase formation have been carried out using different production routes. Powder metallurgical technologies allow for much higher flexibility in the customisation of materials compared to casting processes. Particularly, spark plasma sintering (SPS) enables the fast processing of the feedstock, the suppression of grain coarsening and the production of samples with a low porosity. Furthermore, solid lubricants can be incorporated for the improvement of wear resistance and the reduction of the coefficient of friction (COF). This study focuses on the production of AlCoCrFeNiTi composites comprising solid lubricants. Bulk materials with a MoS2 content of up to 15 wt % were produced. The wear resistance and COF were investigated in detail under sliding wear conditions in ball-on-disk tests at room temperature and elevated temperature. At least 10 wt % of MoS2 was required to improve the wear behaviour in both test conditions. Furthermore, the effects of the production route and the content of solid lubricant on microstructure formation and phase composition were investigated. Two major body-centred cubic (bcc) phases were detected in accordance with the feedstock. The formation of additional phases indicated the decomposition of MoS2.

Coronary artery disease (CAD) affects every fifth person in the world. The gold-standard treatment for CAD is stent implantation, however, the existing therapy is not sufficient due to many reasons. For instance, in-stent restenosis, biocompatibility, controlled degradation rate, protein adsorption, and adequate endothelialization are still the main concerns. In the last two decades, the field of stent technology has been grown rapidly and many new stent types and in vitro testing methods for stent characterization have been developed to minimize the aforementioned issues. In this vicinity, there are still many unaddressed issues: i) the quantitative analysis of corrosion is conducted with simpler samples made of stent material instead of stents, in most cases due to the absence of a mathematical model to calculate the entire stent surface area (ESSA); ii) in vitro stent testing in environments that are very far from actual physiological environments; iii) Evaluation of the influence of in-vitro test conditions on coated metallic stents; iv) absence of flow-induced shear stress (FISS) corrosion model, to mention a few. This thesis presents the novel ESSA model, the fluid dynamic experimental setup with the integration of various sensors and pH control, the influence of in vitro degradation behavior of the titanium oxynitride (TiOxNy) coated stainless steel stents and anodized AZ31 samples, and the FISS corrosion model. The results show some important contributions in this field, however, there is still a huge potential for the development of promising stent characterization solutions. / Die koronare Herzkrankheit (KHK) betrifft jeden fünften Menschen auf der Welt. Der Goldstandard bei der Behandlung von KHK ist die Stent-Implantation, doch die bestehende Therapie ist aus vielen Gründen nicht ausreichend. So sind beispielsweise die Restenose im Stent, die Biokompatibilität, die kontrollierte Abbaugeschwindigkeit, die Proteinadsorption und die angemessene Endothelialisierung nach wie vor die Hauptprobleme. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Stenttechnologie rasant weiterentwickelt, und es wurden viele neue Stenttypen und In-vitro-Testmethoden zur Stentcharakterisierung entwickelt, um die oben genannten Probleme zu minimieren. In dieser Umgebung gibt es noch viele ungelöste Probleme: i) die quantitative Analyse der Korrosion wird mit einfacheren Proben aus Stentmaterial anstelle von Stents durchgeführt, in den meisten Fällen aufgrund des Fehlens eines mathematischen Modells zur Berechnung der gesamten Stentoberfläche (ESSA); ii) In-vitro-Stent-Tests in Umgebungen, die sehr weit von der tatsächlichen physiologischen Umgebung entfernt sind; iii) Bewertung des Einflusses von In-vitro-Testbedingungen auf beschichtete metallische Stents; iv) Fehlen eines FISS-Korrosionsmodells (flow-induced shear stress), um nur einige zu nennen. In dieser Arbeit werden das neuartige ESSA-Modell, der strömungsdynamische Versuchsaufbau mit der Integration verschiedener Sensoren und pH-Kontrolle, der Einfluss des In-vitro-Degradationsverhaltens der mit Titanoxynitrid (TiOxNy) beschichteten Edelstahlstents und anodisierten AZ31-Proben sowie das FISS-Korrosionsmodell vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen einige wichtige Beiträge in diesem Bereich, jedoch gibt es noch ein großes Potenzial für die Entwicklung von vielversprechenden Lösungen zur Charakterisierung von Stents.

In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die numerischen simulationen einer freien Rayleigh-Bénard-Konvektion und einer rein elektromagnetisch angetriebenen gezeiten-artigen Strömung in einem stehenden zylindrischen Volumen mit einem Seitenverhältnis Г = D/H = 1 und seitlich angelegten Magnetspulen eine gute Übereinstimmung mit entspre-chenden Experimenten aufweisen. Kombiniert man beide Mechanismen und moduliert die Lorentzkraft, so zeigen sich in den Frequenzspektren der Helizität in zwei Halbräumen des Volumens deutliche Maxima an der Modulationsfrequenz. Eine solche Helizitätssynchronisierung durch Gezeitenkräfte wird derzeit als mögliche Erklärung für die hohe Regularität des Sonnendynamos diskutiert. Des Weiteren wird die in freier Konvektion auftretende langsame azimutale Wanderung der Konvektionszelle unterdrückt. Der Schwingungswinkel der azimutalen Schwappbewegung nimmt dabei ab und die in der Strömung dominante Frequenz erhöht sich. Die durch die zwei unterschiedlichen Antriebsmechanismen erzeugten Strömungsstrukturen bleiben in der Strömung eigenständig erhalten und treten in gegenseitige Interaktion.:1. Einleitung 2. Grundlagen 2.1. Rayleigh-Bénard-Konvektion 2.2. MHD - Magnetohydrodynamik 2.3. Wichtige Aspekte des numerischen Modells 3. Modellerstellung 3.1. Geometrie 3.2. Numerisches Modell 3.2.1. Elektromagnetisches Modell in Opera 3.2.2. Modell der Strömungsberechnung in OpenFOAM 4. Ergebnisse 4.1. Ergebnisse der freien Rayleigh-Bénard-Konvektion 4.2. Ergebnisse der nichtmodulierten elektromagnetischen Strömungsanregung ohne Temperaturgradient 4.3. Ergebnisse der zeitmodulierten elektromagnetischen Strömungsanregung ohne Temperaturgradient 4.4. Ergebnisse der elektromagnetisch beeinflussten Rayleigh-Bénard-Konvektion 4.4.1. Auswirkung der elektromagnetischen Beeinflussung auf die Strömungsstruktur 4.4.2. Vergleich ausgewählter Ergebnisse der numerischen Untersuchung und des Experimentes 4.4.3. Auswirkung der elektromagnetischen Beeinflussung auf die Helizität 5. Zusammenfassung und Fazit