Im Rahmen dieser Arbeit wurden Methoden adaptiert und neu entwickelt, um die Oberflächenspannung (sigma) und die Viskosität (eta) von hochlegierten manganhaltigen Cr-Ni-Stählen erstmalig experimentell zu bestimmen und anhand von ausgewählten Legierungselementen wie Mangan, Nickel, Phosphor, Schwefel und Selen zu modifizieren. Mit der Methode des maximalen Blasendruckes wurde die Oberflächenspannung untersucht. Die Adsorption von oberflächenaktiven Spezies wie Schwefel wurde mit einer Gibbs-Langmuir-Adsorptionsisotherme abgebildet. Mit einem in dieser Arbeit neu entwickelten und patentierten Vibrationskörperviskosimeter wurde erstmalig die Viskosität von flüssigen Metallen (Gold, Silber, Zinn) als auch von flüssigen Stählen erforscht. Abhängigkeiten der Viskosität von Nickel- und Phosphorzusätzen in den hochlegierten Cr-Mn-Ni-Stählen wurden abgeleitet. Hochlegierte Stähle, modifiziert in ihren Materialeigenschaften der Flüssigphase, wurden erstmalig mit einer Vakuuminertgasverdüsungsanlage zu feinsten Pulvern zerstäubt. Es wurde eine Korrelation des mittleren Partikeldurchmessers (d_{50) mit den Stoffeigenschaften herausgearbeitet. Sinkende Oberflächenspannungs- und Viskositätswerte der untersuchten Cr-Mn-Ni-Stähle führten zu einer Verschiebung der Partikelverteilung zu kleineren Partikeldurchmessern. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse des Einflusses der thermophysikalischen Eigenschaften in den untersuchten Eisenbasislegierungen auf die Pulvererzeugung kann zielführend für optimierte Einsatzmaterialien für additive Fertigungsprozesse mittels Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen sein. Auch sind exakte Messungen der Stoffdaten der Flüssigphase von neuartigen TRIP/TWIP-Stählen für eine Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen notwendig.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Die vorliegende Arbeit berichtet über den Teil eines Forschungsprojekts, bei dem neue Niederdruck-Stoffsysteme für Absorptionswärmepumpen gefunden und ihre wichtigsten thermophysikalischen Eigenschaften gemessen werden sollten.
Aufgrund einer Vorauswahl, bei der Literaturdaten und die Molekülstruktur der betrachteten Substanzen Beachtung fanden, wurden 84 verschiedene Stoffsysteme für die weiteren Untersuchungen bestimmt. Diese erfolgten im Rahmen eines Selektionsverfahrens, bei dem von Stufe zu Stufe die Anzahl der betrachteten Stoffsysteme ab- und die Beurteilungsgenauigkeit zugenommen hat. Dabei wurde zunächst die Löslichkeit des Kältemittels im Absorptionsmittel punktuell untersucht, dann eine Löslichkeitsisobare aufgenommen, vorläufige Dampfdruckdiagramme erstellt, die thermische Stabilität begutachtet und schließlich von denen am besten geeignet erscheinenden Systemen die Stoffeigenschaften Dampfdruck, Dichte und Viskosität innerhalb des interessierenden Temperaturbereichs gemessen.
Aufgrund dieser Messungen wird ein Vergleich mit bisher eingesetzten Stoffpaaren durchgeführt, wobei sich zeigt, dass die hier vorgestellten Systeme TFE-NMP und R123a-DTG zumindest in Teilbereichen erhebliche Verbesserungen ergeben könnten.
Aktualisiert: 2020-03-09
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Im Rahmen dieser Arbeit wurden Methoden adaptiert und neu entwickelt, um die Oberflächenspannung (sigma) und die Viskosität (eta) von hochlegierten manganhaltigen Cr-Ni-Stählen erstmalig experimentell zu bestimmen und anhand von ausgewählten Legierungselementen wie Mangan, Nickel, Phosphor, Schwefel und Selen zu modifizieren. Mit der Methode des maximalen Blasendruckes wurde die Oberflächenspannung untersucht. Die Adsorption von oberflächenaktiven Spezies wie Schwefel wurde mit einer Gibbs-Langmuir-Adsorptionsisotherme abgebildet. Mit einem in dieser Arbeit neu entwickelten und patentierten Vibrationskörperviskosimeter wurde erstmalig die Viskosität von flüssigen Metallen (Gold, Silber, Zinn) als auch von flüssigen Stählen erforscht. Abhängigkeiten der Viskosität von Nickel- und Phosphorzusätzen in den hochlegierten Cr-Mn-Ni-Stählen wurden abgeleitet. Hochlegierte Stähle, modifiziert in ihren Materialeigenschaften der Flüssigphase, wurden erstmalig mit einer Vakuuminertgasverdüsungsanlage zu feinsten Pulvern zerstäubt. Es wurde eine Korrelation des mittleren Partikeldurchmessers (d_{50) mit den Stoffeigenschaften herausgearbeitet. Sinkende Oberflächenspannungs- und Viskositätswerte der untersuchten Cr-Mn-Ni-Stähle führten zu einer Verschiebung der Partikelverteilung zu kleineren Partikeldurchmessern. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse des Einflusses der thermophysikalischen Eigenschaften in den untersuchten Eisenbasislegierungen auf die Pulvererzeugung kann zielführend für optimierte Einsatzmaterialien für additive Fertigungsprozesse mittels Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen sein. Auch sind exakte Messungen der Stoffdaten der Flüssigphase von neuartigen TRIP/TWIP-Stählen für eine Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen notwendig.
Aktualisiert: 2023-04-17
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