Masterarbeiten / Bachelorarbeiter

Thema: Verbundguss - Hybride Fixierungstechnik für piezokeramische Sensor-/Aktormodule im Aluminium-Druckgussverfahren

Beginn: ab sofort

Beschreibung:

Das Anforderungsprofil für Aluminiumdruckgussbauteile steigt stetig hinsichtlich Komplexität und Funktionalität. Insbesondere im Automotivebereich werden Lösungen zur Reduktion von Schwingungen in Druckgussbauteilen gewünscht, um die Lärmbelastung minimal zu gestalten. Die Integration von piezoelektrisch aktiven Modulen (rote Komponente) stellt einen innovativen Ansatz dar den gewünschten Anforderungen zu entsprechen. Hieraus ergeben sich folgende Projektziele:

1. Schichtentwicklung zur stoffschlüssigen Anbindung von Einlegeteilen im Druckguss.

2. Konzeptentwicklung und -Realisierung für Blecheinlegeteile

Ort: praktische Arbeiten bei WTM (optional numerische Untersuchungen Verbundguss mit Abaqus und Flow3D bei WTM)

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. Carolin Körner, Dipl.-Ing. Matthias Schwankl

(Matthias.Schwankl@ww.uni-erlangen.de, Tel.: 09131/8527768, WTM, Raum 220)

Thema: Herstellung und Charakterisierung von Bindersystemen / Feedstocks für den Titanspritzguss

Beginn: ab sofort (vorangestellte Durchführung der Projektarbeit oder Einarbeitung während eines HiWi-Jobs ist möglich)

Beschreibung:

Dentalimplantate werden bislang durch zeit- und kostenintensive mechanische Bearbeitung von Titanhalbzeugen hergestellt. Ein vielversprechender innovativer Ansatz zur Herstellung derart komplexer Bauteile mit reduziertem Zeit- und Kostenaufwand ist die Herstellung durch ein endkonturnahes Fertigungsverfahren, dem Metallspritzguss (Metal Injection Moulding MIM). Beim Metallspritzguss wird in Analogie zum Kunststoffspritzguss ein Polymer-Metallpulver-Gemisch in eine Form gespritzt. In nachfolgenden Prozessschritten wird der Binder durch ein Lösungsmittel und / oder thermisch entfernt und das Metallpulver zu einem fertigen Bauteil gesintert.

Im Rahmen einer Bachelor- oder Masterarbeit sollen verschiedene Feedstocks (spritzgussfähige Pulver-Binder-Mischungen) basierend auf Titanhydrid für den Titanspritzguss hergestellt und charakterisiert werden. Diese Formmassen sollen weiterhin im Spritzguss zu Proben verarbeitet und im Folgenden entbindert und zu fertigen Proben gesintert werden. Diese Bauteile werden mechanisch und mikrostrukturell untersucht. Ziel ist es, die gesamte Prozesskette, beginnend mit der Feedstockherstellung über den Spritzguss bis zum fertigen Bauteil durchzuführen und prozessbegleitend zu charakterisieren. Die Herstellung von Titanbauteilen über Titanhydrid- basierte Feedstocks würde eine erhebliche Kosteneinsparung im Vergleich zum Einsatz gewöhnlicher Titanpulver-basierter Feedstocks bedeuten

Ort: Zentralinstitut für Neue Materialien und Prozesstechnik (ZMP) Dr.-Mack-Str. 81, 90762 Fürth

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dipl.-Ing. K. Kellermann, Dipl.-Ing. K. Horke

(katharina.horke@zmp.uni-erlangen.de, Tel.: 0911 65078650-06, ZMP, Raum 3-050)

Thema: Kopplung von Phasenfeldsimulationen mit einer Thermodynamik-Bibliothek

Beginn: ab sofort

Beschreibung:

Die Arbeit ist in ein größeres Projekt eingebettet, welches sich mit der Entwicklung neuer Nickelbasis-Superlegierungen für Anwendungen in Flugzeugtriebwerken und Kraftwerksturbinen beschäftigt. Diese Werkstoffe werden bei Temperaturen von mehr als 1000 °C eingesetzt. Die Phasenfeldmethode wird dabei zunehmend zur Modellierung der Mikrostrukturentwicklung eingesetzt. Jedoch sind noch Weiterentwicklungen dieser Methode nötig.

Im diesem Projekt wird die freie Software OpenPhase (www.openphase.de) eingesetzt. Aufgabe ist die Kopplung dieses C++-Codes an die Multikomponententhermodynamik-Bibliothek ThermoCalc. Die Arbeit wird von den Lehrstühlen für Werkstoffkunde und Technologie der Metalle sowie Informatik 10 (Systemsimulation) gemeinsam betreut.

Erforderliche Kenntnisse:

• Grundkenntnisse in Simulationsanwendungen
• Grundkenntnisse in FORTRAN
• sehr gute Kenntnisse in C++

Ort: Arbeiten bei WTM

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer (WTM), Prof. Dr. U. Rüde (Informatik 10), Dipl.-Ing. M. Franke (WTM), Dr.-Ing. S. Donath (Informatik 10)

Dr.-Ing. R. Rettig, WTM (Raum 242, 0 91 31 - 85 27 513, ralf.rettig@ww.uni-erlangen.de)

Title: Study of dissolution kinetics of Ni-basis superalloys in molten salts

Start from: Immediately

Description:

Higher demands on turbine blades in modern industrial gas turbines (IGT's) have led to increasing use of directional solidification. The trend towards larger components and more complex alloy compositions reveals the limitations of the conventional Bridgman-technique (High-Rate-Solidification technique, HRS). Due to the limited temperature gradient only low withdrawal rates can be applied. A promising alternative is the use of heat transfer fluids which provides higher thermal gradients and allows applying higher withdrawal rates. The choice of cooling medium is a very important factor, since it determines the heat transfer potential and the compatibility with structural materials. Special attention is directed to the possible dissolution of the cast component in case of a sudden contact with the cooling bath. Molten salts may be an alternative because they are compatible to some common structural materials, have acceptable vapor pressure and heat transfer values. The reaction behavior of molten salts in relation to functional parts of the casting unit, the casting ingot and the mold are the major interest of this study.

Location: Mainly in WTM

Supervisor: Prof. Dr.-Ing. R.F. Singer, PhD. Wilfredo Garcia Vargas

(Room 231, Tel.: 09131/85-27523, E-Mail: wilfredo.v.garcia@ww.uni-erlangen.de)

Title: Influence of Ge on the microstructure of Ni-basis superalloys after heat treatment

Start from: Immediately

Description:

Technical applications such as turbines in power plants are governed by nickel-base superalloys, which can sustain severe thermal and mechanical stresses under extreme conditions and long-term exposure. This has been possible due to a systematic alloy development, with the increasing of refractory elements such as W, Mo, and Re. In particular, Re is known as a very efficient solid-solution strengthener that promotes higher tensile strength and better creep properties. However, it also features a strong segregation tendency to the dendrite core during solidification, which forces the heat-treatment process to be longer, making it more expensive. Additionally, the enhancement of Re in the dendrite core facilitates the formation of brittle tpc phases, which can drastically degrade the mechanical properties of the material. This latter leads to explore new alloying elements to overcome the problem; for example, Germanium appears to be advantageous, since it does not form brittle phases as well as being another gamma prime former. In this work we are interested in studying the microstructural change caused by Ge when it is added to nickel basis-superalloys. The study requires the use of furnaces for heat treatment, SEM and LOM microscopes, and differential scanning calorimetry (DSC) instrument.

Location: Mainly in WTM and sometimes in ZMP (Fürth)

Supervisor: Prof. Dr.-Ing. R.F. Singer, PhD. Wilfredo Garcia Vargas

(Room 231, Tel.: 09131/85-27523, E-Mail: wilfredo.v.garcia@ww.uni-erlangen.de)

Thema: Lattice Boltzmann Methode mit freien Oberflächen für viskoelastische Materialien und deren Anwendung zur Simulation der Schaumbildung

Beginn: N.N.

Beschreibung:

Geschäumte Materialien stellen aufgrund ihrer zellularen Struktur eine interessante Materialklasse mit attraktiven Eigenschaften dar. Unabhängig vom Material ist die Schaumbildung im Allgemeinen wenig verstanden und die Schaumherstellung basiert im Wesentlichen auf dem Trial-and-Error-Prinzip. Die numerische Simulation eröffnet hier neue Wege, grundlegende Phänomene bei der Schaumbildung zu erforschen und die daraus abgeleiteten Erkenntnisse praktisch umzusetzen. Basis für das beantragte Projekt ist eine in den vergangenen Jahren entwickelte Software auf Grundlage der Lattice Boltzmann (LB) Methode zur Simulation von Schaumbildungsvorgängen von flüssigen Metallen.

Ziel dieses Projektes ist es, die vorhandene Methodik und Software weiterzuentwickeln, um erstmals auch die grundlegenden Phänomene bei der Schaumbildung von viskoelastischen Materialien numerisch zugänglich zu machen. Dazu ist eine Weiterentwicklung der LB Methodik für viskoelastische Fluide unter Berücksichtigung freier Oberflächen notwendig. Anhand geeigneter numerischer Experimente soll schließlich die Rolle der Viskoelastizität bei der Herstellung von geschäumten Materialien erforscht werden.

Ort: praktische Arbeiten bei WTM

Betreuer: PD Dr.-Ing. habil. C. Körner, Dipl.-Inf. M. Markl

(Raum 213, Tel.: 09131/85-28748, E-Mail: matthias.markl@ww.uni-erlangen.de)

Abb.: Absolutes Geschwindigkeitsfeld einer LB Simulation
einer senkrechten Rohrströmung mit einem Hindernis

Thema: Einflüsse auf die Heißrissbildung bei Nickelbasis-Legierungen

Beginn: ab sofort

Beschreibung:

Superlegierungen werden in den heißesten Bereichen einer Gasturbine eingesetzt. Manche Legierungen neigen beim Gießen zur Heißrissbildung und können somit nicht für innengekühlte Turbinenschaufeln verwendet werden.

Arbeitsgebiete:

Zur Untersuchung der Heißrissneigung werden für unterschiedliche chemische Zusammensetzungen Gießbarkeitsproben an der Vakuumgießanlage hergestellt und bewertet. In weiteren Arbeitsschritten (DSC, Metallographie, Fraktographie, REM) sollen Einflüsse der Legierungselemente auf die Gießbarkeit untersucht und Mechanismen der Rissbildung erarbeitet werden.

Die experimentelle Arbeit gibt gute Einblicke in die Feingießpraxis. Gängige werkstoffwissenschaftliche Untersuchungsverfahren werden angewandt. Kenntnisse in der Heißrissthematik sind v.a. bei der schweißtechnischen Verarbeitung von Stählen von Vorteil, da dieselben Mechanismen vorliegen.

Ort: praktische Arbeiten bei WTM / weitere Themen auf Anfrage

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Jacek Grodzki

(Raum 231, Tel. 09131/85-27523, jacek.grodzki@ww.uni-erlangen.de)

Thema: Bordotierte Diamantelektroden für das Funkenerodieren (EDM)

Beginn: nach Absprache

Beschreibung:

Für die Herstellung von miniaturisierten Bauteilen aus hochharten Werkstoffen, wie Einspritzdüsen für Verbrennungsmotoren wird die Mikrosenkerosion als Fertigungsverfahren verwendet. Zukünftig sollen die schnell verschleißenden Wolfram- und Hartmetallelektroden durch neue diamantbasierte Elektroden ersetzt werden, die eine deutlich höhere Verschleißfestigkeit versprechen. Ziel der Arbeit ist daher die Erforschung und Entwicklung von neuen verschleißfesten Elektroden auf Basis von nanokristallinen Diamantfolien und diamantbeschichteten Wolframfilamenten. Die für die Funkenerosion nötige elektrische Leitfähigkeit der Elektroden wird über eine Bordotierung des Diamants erreicht. Die Funkenerosionsversuche werden in Kooperation mit der TU Berlin durchgeführt. In der angebotenen Arbeit sollen Elektroden im Hot-Filament-CVD Verfahren selbstständig hergestellt und untersucht werden.

Arbeitsgebiete:

• Einstellung der Schichteigenschaften bzgl. Korngröße und elektrischer Leitfähigkeit
• Untersuchung geeigneter Elektrodengeometrien
• Ermittlung geeigneter Beschichtungsparameter und Schichteigenschaften
• Untersuchung von spezifischer Substratvorbehandlungsmethoden

Ort: praktische Arbeiten bei WTM

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr.-Ing. S. Rosiwal, Dipl.-Ing. J. Fecher

(Raum 221, Tel. 09131/85-27516 jonas.fecher@ww.uni-erlangen.de)

Thema: Hochdruckintegralschaumgießen von Aluminium

Beginn: ab Herbst 2010

Beschreibung:

Aluminiumschäume weisen ein erhöhtes Energieabsorptionsvermögen, gute Dämpfungseigenschaften sowie eine hohe gewichtsspezifische Biegesteifigkeit auf. Ein am Lehrstuhl WTM in Anlehnung an das Polymerschaumspritzgießen entwickelter modifizierter Druckgussprozess ermöglicht die Herstellung sog. Integralschäume aus Leichtmetall. Diese zeichnen sich durch eine kompakte Außenhaut aus, welche kontinuierlich in einen zellularen Kern übergeht. Die Schäumung im Inneren des Bauteils erfolgt dabei durch Treibmittelpartikel, die sich in der mit Aluminiumschmelze gefüllten Kavität zersetzen. Vorrangiges Ziel aktueller Forschung ist die Verringerung der Porengröße bei gleicher relativer Dichte in Richtung mikrozellularer Aluminiumschäume.

Ort: praktische Arbeiten bei WTM

Betreuer: PD Dr.-Ing. C. Körner, Dipl.-Ing. J. Hartmann

(Raum 241, Tel. 09131/85-28726, johannes.hartmann@ww.uni-erlangen.de)

Thema: Simulation des Infiltrationsverhaltens von Langfaservorformen für die Herstellung von langfaserverstärkten Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen im Druckguss

Beginn: ab Juni 2010

Beschreibung:

Der Einsatz von langfaserverstärkten Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen in höchstbelasteten Leichtbaustrukturen eröffnet aufgrund ihres hohen Verstärkungspotentials vielfältigste Möglichkeiten. Die Herstellung solcher Verbunde mittels Schmelzinfiltration einer Faservorform offenbart aber noch einige Schwierigkeiten, die es zu überwinden gilt. So muss zum Beispiel eine vorzeitige Erstarrung der Schmelze während der Infiltration verhindert werden. Ein wichtiges Werkzeug, um die Abläufe während der Infiltration abzubilden, stellt dabei die numerische Simulation dar.
Die Zielsetzung der Arbeit ist es durch geeignete Simulation des Infiltrationsverhaltens von Langfaservorformen das Prozessverständnis zu verbessern. Damit soll vor allem der Einfluss der unterschiedlichen Prozessparameter näher untersucht werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, eine vorzeitigen Erstarrung durch die Optimierung des Wärmehaushaltes zu verhindern sowie die Faservorform für die Infiltration zu optimieren. Darüber hinaus sollen Methoden zur Berechnung der Kräfte, die auf die Faservorform während der Formfüllung bzw. der Infiltration wirken, erarbeitet werden. Die Ergebnisse der Modellierung sollen durch experimentelle Untersuchungen verifiziert werden.

Ort: Arbeiten überwiegend am ZMP

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dipl.-Ing. H. Ballmes, Dipl.-Ing. A. Klassen

(ZMP, Raum 3-038, Tel. 0911/95091828; WTM, Raum 231, Tel. 09131/85-27523; heiko.ballmes@zmp.uni-erlangen.de)

Thema: Korrelation von Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften von nanokristallinen selbsttragenden Diamantfolien

Beginn: ab April 2010

Beschreibung:

Synthetische kristalline Diamantschichten stellen bei Verschleißbeanspruchung die ultimative Schutzschicht dar. Sie werden im Hot-Filament-CVD Verfahren bei Substrattemperaturen bis 900°C in einer aggressiven Wasserstoffatmosphäre abgeschieden. Dadurch scheiden temperaturempfindliche Werkstoffe wie Aluminium, Stähle und Kunststoffe als mögliche Substratmaterialien aus.
Deswegen versuchen wir im Rahmen des BFS-Forschungsvorhabens ForLayer (als sog. „Leuchtturmprojekt“) die Herstellung und die Applizierung von Diamantschichten zu trennen. Durch die Abscheidung von Diamant auf temperaturbeständigen Templaten und die nachfolgende Abformung der Diamantschicht, stellen wir weltweit erstmalig selbsttragende Diamantfolien mit nanokristalliner Korngröße her, die trotz rein kovalenter Bindungen und höchster Härte sehr flexibel und damit gut handhabbar sind.
Interessant ist dabei natürlich die mechanische Charakterisierung. In der angebotenen Arbeit sollen selbstständig Diamantfolien mit unterschiedlichen Beschichtungsparametern hergestellt werden und deren mechanische Eigenschaften mit ihrer Mikrostruktur korreliert werden.

Ort: praktische Arbeiten bei WTM/ZMP/WW3

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr.-Ing. S. Rosiwal, Dipl.-Ing. Matthias Lodes
(Raum 219, Tel. 09131/85-27520, matthias.lodes@ww.uni-erlangen.de)

Thema: Herstellung und Charakterisierung p- und n-dotierter nanokristalliner Diamantfolien für die Thermoelektrik

Beginn: nach Absprache

Beschreibung:

Um die großen Abwärmemengen von Fahrzeugen und Kraftwerken zumindest teilweise zu nutzen eignet sich die auf dem Seebeckeffekt beruhende Technik der thermoelektrischen Generatoren (TEG). Diese Technik ermöglicht es aus Temperaturdifferenzen elektrischen Strom zu erzeugen und die Abwärme dadurch nutzbar zu machen. Somit können sie einen wichtigen Beitrag zur Effizienzsteigerung und Energieeinsparung leisten. Dotierte, nanokristalline Diamantfolien haben einzigartige Eigenschaften wie geringe thermische Leitfähigkeit, einstellbare elektrische Leitfähigkeit, sehr gute Wärmebeständigkeit, sowie gute Handhabbarkeit und unbegrenzte Verfügbarkeit. Das macht sie zu einem thermoelektrischen Werkstoff mit hohem Potential. In dieser Arbeit sollen weltweit erstmalig p- und n-dotierte nanokristalline Diamantfolien selbstständig hergestellt, charakterisiert und für thermoelektrische Generatoren eingesetzt werden.

Arbeitsgebiete:

• Herstellung p- und n-dotierter nanokristalliner Diamantfolien
• Untersuchung und Einstellung der thermoelektrischen Eigenschaften
• Vakuumhochtemperaturlöten von Diamant

Ort: praktische Arbeiten bei WTM/ZMP

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr.-Ing. S. Rosiwal, Dipl.-Ing. J. Fecher

(Raum 221, Tel. 09131/85-27516 jonas.fecher@ww.uni-erlangen.de)

Thema: Smart Materials - Optimierung der Gießtechnologie zur Herstellung intelligenter Leichtmetallbauteile

Beginn: ab sofort

Beschreibung:

Der Begriff Intelligente Werkstoffe bezeichnet Materialien, die ihre Eigenschaften an wechselnde Beanspruchungen anpassen können. Im Zentrum dieser Aktivitäten bei WTM steht die gießtechnische Herstellung von Leichtmetallbauteilen mit integrierten piezokeramischen Modulen, die das Schwingungsverhalten des Bauteils beeinflussen. Die Integration der Piezokeramik erfolgt während der Bauteilherstellung im Druckgieß verfahren.

Ziel der Arbeit ist die Minimierung der Belastungen, die während des Eingießens auf die piezokeramischen Komponenten wirken. Hierzu soll ein bestehendes Fixierkonzept weiterentwickelt werden, mit dessen Hilfe der Modul in der Kavität abgestützt wird. Neben einer metallographischen und mechanischen Charakterisierung der Bauteile soll die Funktionalität der eingegossenen Module hinsichtlich Sensorik, Aktorik und der Kombination aus beidem analysiert werden.
Abhängig von der Interessenlage des Bearbeiters kann die experimentelle Arbeit alternativ oder ergänzend durch Anwendung einer bestehenden ABAQUS-Simulation numerisch unterstützt werden.

Ort: praktische Arbeiten bei WTM

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr.-Ing. C. Körner, Dipl.-Ing. M. Rübner

(Raum 242, Tel. 09131/85-27513, matthias.ruebner@ww.uni-erlangen.de)

Thema: Herstellung von Kohlenstofflangfaser-Aluminiumverbunden im Druckgussprozess

Beginn: ab sofort

Beschreibung:

Langfaserverstärkte Metall-Matrix-Verbundwerkstoffe (MMC = Metal Matrix Composites) haben ein großes Potential für den Einsatz in höchstbelasteten Strukturen, da durch die Verwendung von Langfasern die mechanischen Kennwerte gegenüber der reinen Metalllegierung in ausgewählten Richtungen um ein Vielfaches gesteigert werden können. Doch ein großtechnischer Einsatz solcher Verbunde scheitert bisher an den kostenintensiven und prozesstechnisch sehr aufwendigen Möglichkeiten zur Herstellung. Eine gerade wirtschaftlich sehr interessante Alternative zu den bisherigen Verfahren stellt der Druckgießprozess dar, da dieser kurze Taktzeiten bietet und aufgrund der schnellen Füllgeschwindigkeiten dünne und komplexe Bauteilgeometrien ermöglicht.

Ziel der Arbeit ist es die Infiltration von Kohlenstofflangfaservorformen mit einer Aluminiumlegierung in einer konventionellen Kaltkammer-Druckgussanlage zu realisieren. Entscheidend dabei ist eine exakte Kontrolle der Schmelze-, Werkzeug- und Faservorformtemperatur in Abstimmung mit Formfüll- bzw. Infiltrationsgeschwindigkeit. Dazu müssen entsprechende Gießversuche zur Prozessoptimierung und die anschließende Charakterisierung der Gussteile durchgeführt werden. Weiterführende Untersuchungen sollen darüber hinaus zur Entwicklung eines neuen Druckgusswerkzeugs beitragen.

Ort: praktische Arbeiten sowohl am WTM als auch am ZMP möglich.

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dipl.-Ing. H. Ballmes

(ZMP, Raum 3-038, Tel. 0911/95091828, heiko.ballmes@zmp.uni-erlangen.de)

Thema: Simulation von Herstellungsprozessen und Werkstoffeigenschaften von Superlegierungen

Beginn: ab sofort

Beschreibung:

Zur Lösung der Problematik des CO2-Ausstoßes in die Atmosphäre ist ein wichtiges Ziel, den Wirkungsgrad von Gasturbinen in Kraftwerken und Flugzeugtriebwerken zu erhöhen. Zur Erreichung der ehrgeizigen Klimaschutzziele spielt die Simulation der Herstellungsprozesse und der resultierenden Werkstoffeigenschaften bei der Weiterentwicklung der Nickelbasis-Superlegierungen zu höheren Einsatztemperaturen eine wichtige Rolle. Vor allem auf folgenden Arbeitsgebieten der Nickelbasis-Gruppe am Lehrstuhl WTM werden zurzeit Simulationen eingesetzt oder entwickelt:

• Simulation einkristalliner Lötprozesse mit germaniumhaltigen Loten
• Simulation der Dendritenstruktur und der mechanischen Spannungen in Superlegierungen, insbesondere zur Untersuchung der Heißrissbildung
• Simulation der Erstarrung und Wärmebehandlung von einkristallinen Superlegierungen
• Simulation der Ausscheidungssequenzen in Superlegierungen, insbesondere von Sprödphasen

Diplom- und Studienarbeiten ergeben sich aus allen genannten Bereichen. Je nach Interessenlage sind die Durchführung von Computersimulationen, experimentelle Modellbildung oder bei entsprechenden Kenntnissen die Weiterentwicklung der Modelle mittels numerischer Methoden denkbar.

Zur Softwareentwicklung, insbesondere zur Entwicklung von grafischen Oberflächen werden ständig HiWis mit guten Kenntnissen der Windows- Programmierung mit .NET / MFC / C++ gesucht.

Ort: Arbeiten bei WTM

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dipl.-Ing. R. Rettig, WTM

(Raum 242, 0 91 31 - 85 27 513, ralf.rettig@ww.uni-erlangen.de)

Title: Nanotechnology: Producing Carbon Nanotube/Mg Alloy Composites by Melt Stirring Technique and Study on Their Mechanical properties and Microstructures

Start from: a.S.A.P.

Description:

Carbon nanotubes (CNTs) is one of the most promising candidates for future composites. One of the most advanced applications is to use CNTs as reinforcements to produce super light and super strong composites because CNTs have magnificent mechanical properties (Young’s modulus is high up to 1TPa). However, only little research has been done on producing carbon nanotube/metal composites due to the difficulties in processing. In this project, a novel approach--- melt stirring technique ---will be introduced to produce CNT/Mg alloy composites.

Carbon nanotubes will be first dispersed into Mg alloy chips. A student will learn how to operate the melt stirring machine to produce CNT/Mg alloy composites. Additionally mechanical properties of CNT/Mg composites will be measured by compression testing. The microstructures of the composites will be studied by optical microscopy and SEM.

Location: mainly in ZMP and NMF (Dr.-Mack-Str. 81, Fürth)

Supervisors: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr. Q Li

(Room 3-037, ZMP Fürth, 0911-95091833, Qianqian.Li@zmp.uni-erlangen.de)

Thema: Bewertung der Gussqualität von Magnesium-Leichtbauteilen durch Röntgengrobstrukturuntersuchungen

Beginn: ab April/Mai

Beschreibung:

Die Herstellung von Leichtbauteilen aus Magnesiumlegierungen erschließt völlig neue Anwendungspotentiale. Durch innovative Verfahren wie dem Magnesiumspritzgießen können Teile in großer Stückzahl und in kurzer Zeit hergestellt werden.

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der Gussqualität durch zerstörungfreie Prüfung. Dazu werden 2D-Durchstrahlungen verschiedener Gussgeometrien durchgeführt und die Bauteile auf mögliche Poren, Lunker, Risse usw untersucht. Die Ergebnisse werden statistisch ausgewertet und im Zusammenhang mit der Formfüllung und der Erstarrung bewertet. Ergänzend werden metallografische Untersuchungen durchgeführt.

Ort: praktische Arbeiten bei NMF

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr.-Ing. A.Lohmüller, Dr.-Ing. M.Hilbinger

Tel. 0911/7667234, michael.hilbinger@nmfgmbh.de

Thema: Herstellung von komplexen Graphitformteilen durch den Pulverspritzguss von Mesophasen-Kohlenstoffpulver mit wasserbasiertem Bindersystem

Beginn: ab sofort

Beschreibung:

Bislang werden komplexe Graphitbauteile durch aufwendige mechanische Bearbeitung von Halbzeugen hergestellt. Der Pulverspritzguss von sinterfähigem Kohlenstoffpulver (sogn. Mesophase) ist ein vielversprechender Ansatz für eine endkonturnahe Fertigung. In einer Studien- oder Diplomarbeit sollen aus verschiedenen Kohlenstoffpulvern Pulver-Binder-Mischungen unter Verwendung eines wasserbasiertem Bindersystems hergestellt und charakterisiert werden. Im Folgenden sollen die Formmassen mittels Pulverspritzguss zu Probenkörpern verarbeitet und graphitiert werden. Diese Bauteile werden mechanisch und mikrostrukturiell untersucht. Ziel ist es, die Porosität und deren Verteilung genau einzustellen, um zum einen die Entweichung des Binders und der Zersetzungsprodukte der Kohlenstoffmesophase während der Thermoprozesse zu gewährleisten und zum anderen die Festigkeit und Bruchdehnung zu optimieren.

Ort: Zentralinstitut für Neue Materialien und Prozesstechnik, Dr.-Mack-Str. 81, Fürth

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dipl.-Ing. M. Sommer

(ZMP, Raum 3-039, 0911-95091826, michael.sommer@zmp.uni-erlangen.de)

Thema: Optimierung der Prozesskette zur Herstellung von partikelverstärkten Magnesium-Bauteilen im Magnesiumspritzgießen

Beginn: ab sofort

Beschreibung:

Insbesondere im Bereich der Verkehrstechnik besteht eine stetig steigende Nachfrage nach Konstruktionswerkstoffen mit hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten. Für Anwendungen im Automobilbereich sind zusätzlich die Bauteilkosten von entscheidender Bedeutung, weshalb für die Einführung eines neu entwickelten Werkstoffs großserientaugliche Herstellungsprozesse zur Verfügung stehen müssen. Derzeit wird bei der Neue Materialien Fürth GmbH an der Entwicklung einer Prozesskette zur Herstellung von diskontinuierlich verstärkten Mg-Bauteilen im Magnesiumspritzguss gearbeitet.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll insbesondere der Herstellungsprozess für das Vormaterial optimiert werden. Dies beinhaltet auch die metallographische und mechanische Charakterisierung des Granulats und der im Magnesiumspritzguss gegossenen Probegeometrien und Bauteile. Je nach persönlichem Interesse des Bearbeiters ist auch die Herstellung und Charakterisierung von Laborproben möglich.

Ort: Praktische Arbeiten hauptsächlich bei NMF; Untersuchungen teilweise auch bei WTM

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr.-Ing. A. Lohmüller (NMF), Dipl.-Ing. C. Rauber

(NMF, Tel. 0911/766 72 45, christian.rauber@nmfgmbh.de)

Thema: Modellierung des Feingussprozesses für die Herstellung von Turbinenschaufeln

Beginn: ab Mai 2008

Beschreibung:

Die Herstellung von Turbinenschaufeln aus Nickelbasislegierung erfolgt im Vakuum-Feinguss. Der Wärmeaustrag erfolgt klassisch durch Strahlung, die Bauteileigenschaften werden durch die daraus entstehenden Abkühl- und Erstarrungsbedingungen bestimmt.

Ziel der Arbeit ist die Darstellung und Optimierung des Gussprozesses und der Bauteileigenschaften durch computergestützte Entwicklungsmethoden. Hierzu werden u.a. Berechnungen zur Formfüllung und Erstarrung mit Hinblick auf Gestaltung des Gussystemes (Speiser und Anguss), der Bauteilanordnung und des Prozesses durchgeführt. Die Ergebnisse der Modellierung werden mit experimentellen Untersuchungen (z.B. Temperaturmessungen, Strukturuntersuchungen) verifiziert.

Die Diplomarbeit ist Bestandteil eines übergeordneten Entwicklungsprojektes, das den Aufbau einer Gießfabrik zur Herstellung von Turbinenschaufeln begleitet.

Ort: bei NMF

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr.-Ing. M. Hilbinger, Dipl.-Ing. M. Franke

(NMF, Raum 7-031 , Tel. 0911/766-7234, michael.hilbinger@nmfgmbh.de)

Title: Nanotechnology: Producing Carbon Nanotube/Al Alloy Composites by Powder Metallurgy

Start from: a.S.A.P.

Description:

Carbon nanotubes (CNTs) are one of the most promising candidates for future composites. One of the most advanced applications is to use CNTs as reinforcements to produce super light and super strong composites because CNTs have magnificent mechanical properties (Young’s modulus is high up to 1TPa). However, only little research has been done on producing carbon nanotube/metal composites due to the difficulties in processing. In this project, the most commonly used approach---powder metallurgy will be introduced to produce CNT/Al alloy composites.

A student will first learn how to disperse CNTs homogenously into Al alloy powders. Then the mixed CNT/Al powders will be pressed and sintered to dog-bone shape samples in ECKA. Additionally mechanical properties of CNT/Mg composites will be measured by tensile testing. The microstructures of the composites will be studied by optical microscopy and SEM.

Location: mainly in ZMP. Composite production will be carried out in ECKA. (Dr.-Mack-Str. 81, Fürth)

Supervisors: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr. Q Li

(Room 3-038, ZMP Fürth, 0911-95091833, Qianqian.Li@zmp.uni-erlangen.de)

Title: Nanotechnology: Corrosion test on Carbon Nanotube (CNT)/Mg Alloy Composites

Start from: a.S.A.P.

Description:

Magnesium is known as the lightest metal which can be applied to structural components. Its alloys are widely used in automobile components, electronic parts and sporting goods. However, a drawback of magnesium alloys is their low corrosive resistance. Applying special coatings is normally requested in order to avoid the corrosion of the magnesium alloys. For this reason, their commercial uses have been limited. It has been demonstrated that magnesium alloys could be mechanically reinforced with microparticles of graphite and carbon fibres. Unfortunately, the graphite or carbon fiber reinforcements actually lower the corrosion resistivity of magnesium composites due to galvanic interactions. Therefore special treatments are required to slow down or inhibit the corrosion.

It has been reported that by adding CNTs to Mg, not only the mechanical properties of the composites have been improved, but also the corrosion resistance. We have produced carbon nanotubes reinforced Mg alloy composites by melt stirring technique. We would like to study on the corrosion behaviour of the CNT Mg composites. Different samples such as with different CNTs, different concentration of CNTs, will be used for comparison. A student will learn how to operate the corrosion test on the composites. The microstructures of the composites will be studied by optical microscopy and SEM.

Location: mainly in ZMP (Dr.-Mack-Str. 81, Fürth)

Supervisors: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr. Q Li

(Room 3-038, ZMP Fürth, 0911-95091833, Qianqian.Li@zmp.uni-erlangen.de)

Thema: Neue Magnesiumlegierungen für das Magnesiumspritzgießen

Beginn: ab sofort

Beschreibung:

Magnesiumbauteile werden derzeit hauptsächlich im Druckguss hergestellt. Aufgrund ihrer relativ hohen Festigkeit und ihrer guten Gießbarkeit wird häufig die Legierung AZ91 eingesetzt. Bei erhöhter Temperatur (>120°C) ist allerdings die Kriechbeständigkeit dieser Legierung nicht ausreichend. Andere Legierungen wie AS21, AE42 oder neuere Entwicklungen (mit Ca, Sr) zeigen zwar bessere Kriechbeständigkeit, neigen aber häufig im Druckguss zu Heißrissbildung, Seigerungen im Tiegel oder Abbrand. Durch Verwendung des alternativen Verfahrens Magnesiumspritzgießen, bei dem die Legierung im teilflüssigen Zustand verarbeitet wird, sollen diese Probleme vermindert werden.

Im Rahmen der Diplomarbeit soll zunächst der Einfluss der primären, globulitischen Festphase beim Magnesiumspritzgießen im Vergleich zu typischen Druckgussgefügen für gängige Gusslegierungen (z.B. AZ91D) herausgearbeitet werden. In Vorversuchen sollen parallel die Eigenschaften (z.B. Erstarrungsverlauf, gebildete Phasen etc.) neuer Magnesiumlegierungen untersucht werden. Mit einer Magnesiumspritzguss-Maschine sollen anschließend für einige neue Legierungen einfache Bauteile gegossen werden, die Verarbeitung bewertet, die Kriechbeständigkeit untersucht und mit den kommerziellen Legierungen verglichen werden.

Ort: praktische Arbeiten bei NMF und WTM

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Dr.-Ing. A. Lohmüller

(NMF, 0911-766 72 33, andreas.lohmueller@nmfgmbh.de)