A combination of strain-assisted Grain Boundary Oxidation (SAGBO) and Thermal Mechanical Fatigue (TMF) cracking in an early state was found in a large gas turbine blade. This contribution shows that not only can SAGBO and TMF cracking coexist in a hot-going component if conditions are right, but that SAGBO can be a precursor for TMF cracking. Since the superficial surface cracking was found in an early state and at an obviously low propagation rate of the cracking, it was possible to characterize the coexistence of these two failure mechanisms with light optical microscopy alone. Bei einer gro ss en Gasturbinenschaukel wurde im Fr & uuml;hstadium eine Rissbildung durch eine Kombination aus dehnungsunterst & uuml;tzter Korngrenzenoxidation (SAGBO - Strain-assisted Grain Boundary Oxidation) und thermo-mechanischer Erm & uuml;dung (TMF - Thermal Mechanical Fatigue) festgestellt. Dieser Beitrag zeigt, dass diese beiden Versagensmechanismen in einem im Hei ss betrieb befindlichen Bauteil unter geeigneten Bedingungen nebeneinander auftreten k & ouml;nnen und dass SAGBO ein Vorl & auml;ufer der TMF-Rissbildung sein kann. Da die Risse an der Oberfl & auml;che in einem fr & uuml;hen Stadium mit einer offensichtlich geringen Ausbreitungsgeschwindigkeit festgestellt wurden, war es m & ouml;glich, das Neben- einander dieser beiden Versagensmechanismen allein mithilfe der Lichtmikroskopie zu charakterisieren.
In this study, the production conditions of Mo-B alloys using the SHS method starting from oxidized raw materials, were investigated by XRD and SEM characterizations. The production of these materials, which melt at high temperatures, is difficult due to the high cost and expensive equipment required. The self-propagating structure of the SHS method, which does not require additional energy, provides an important advantage for material production. Therefore, the SHS method was selected for the production of Mo and its borides, and the most suitable Mg stoichiometry was determined by examining the reactants' reduction conditions at varying Mg ratios. As a result of the analyses, it was determined that MgO remained in the structure in addition to Mo-B compounds. Leaching was carried out to remove these unwanted phases. In the leaching process, 6 M HCl solutions were applied to all prepared mixtures and it was seen that the mixture still contained unwanted phases. Afterwards, 8 and 10 M HCl solutions were prepared and a new leaching experiment was carried out. As a result of the experiments, MgO-free Mo, MoB, MoB2 structures were successfully produced by 10 M leaching of the SHS experiment containing 105 % Mg. In dieser Studie wurden die Herstellungsbedingungen von Mo-B-Legierungen mittels des SHS-Verfahrens (selbstausbreitende Hochtemperatursynthese) unter Verwendung oxidierter Rohstoffe untersucht. Dabei kamen XRD- und REM-Charakterisierungen zum Einsatz. Die Herstellung dieser bei hohen Temperaturen schmelzenden Materialien ist aufgrund der damit verbundenen hohen Kosten und des Bedarfs an Spezialausr & uuml;stung eine Herausforderung. Ein wichtiger Vorteil des SHS-Verfahrens f & uuml;r die Materialherstellung ist sein selbstausbreitender Charakter, der keine zus & auml;tzliche Energie erfordert. Daher wurde das SHS-Verfahren zur Herstellung von Molybd & auml;n und seinen Boriden gew & auml;hlt. Die am besten geeignete Mg-St & ouml;chiometrie wurde durch Untersuchung der Reduktionsbedingungen der Reaktanten bei unterschiedlichen Mg-Verh & auml;ltnissen ermittelt. Die Analyse ergab, dass neben den Mo-B-Verbindungen auch MgO in der Struktur verblieb. Anschlie ss end wurde eine Auslaugung durchgef & uuml;hrt, um diese unerw & uuml;nschten Phasen zu entfernen. Hierzu wurden 6 M HCl-L & ouml;sungen auf alle hergestellten Mischungen aufgebracht. Dabei zeigte sich, dass die Mischungen weiterhin die unerw & uuml;nschten Phasen enthielten. Daraufhin wurden 8- und 10-M-HCl-L & ouml;sungen hergestellt und ein neues Auslaugungsexperiment durchgef & uuml;hrt. Die Experimente f & uuml;hrten zur erfolgreichen Herstellung von MgO-freien Mo-, MoB- und MoB2-Strukturen durch die 10-M-Auslaugung des SHS-Experiments mit einem Mg-Gehalt von 105 %.
The inherent porosity of cold-sprayed TC4 coatings makes it challenging to provide substrates with effective corrosion and wear resistance. In this study, WC particles were incorporated into TC4 powder while coating porosity was simultaneously reduced. The hard WC particles induced an in-situ hammering effect, and the influence of WC content on the microstructure, corrosion resistance, as well as the wear resistance of the TC4 coatings were investigated. The results indicate that the TC4 coating achieved the lowest porosity at a working gas pressure of 4 MPa. The addition of WC further reduced the coating porosity as the WC content increased. At a WC content of 25 %, the coating porosity reached 0.464 %, and the composite coating exhibited a hardness of 188 HV, along with significantly improved corrosion and wear resistance. The wear mechanism of the TC4 coating is mainly abrasive and adhesive wear, whereas that of the composite coating is mainly abrasive and oxidative wear. Die inh & auml;rente Porosit & auml;t von kaltgasgespr & uuml;hten TC4-Beschichtungen stellt eine Herausforderung dar, wenn es darum geht, Substraten eine wirksame Korrosions- und Verschlei ss festigkeit zu verleihen. In dieser Studie wurden daher WC-Partikel in das TC4-Pulver eingearbeitet, um die Porosit & auml;t zu verringern. Die harten WC-Partikel induzierten einen In-situ Kugelstrahl-Effekt. Der Einfluss des WC-Gehalts auf die Mikrostruktur sowie auf die Korrosions- und Verschlei ss festigkeit der TC4-Beschichtungen wurde untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die TC4-Beschichtung bei einem Arbeitsgasdruck von 4 MPa die geringste Porosit & auml;t aufwies. Eine weitere Zugabe von WC reduzierte die Porosit & auml;t der Beschichtung, wobei die Porosit & auml;t mit steigendem WC-Gehalt abnahm. Bei einem WC-Gehalt von 25 Prozent betrug die Porosit & auml;t der Beschichtung 0,464 Prozent und die Verbundbeschichtung wies eine H & auml;rte von 188 HV sowie eine deutlich verbesserte Korrosions- und Verschlei ss best & auml;ndigkeit auf. W & auml;hrend die TC4-Beschichtung haupts & auml;chlich abrasivem und adh & auml;sivem Verschlei ss unterliegt, ist die Verbundbeschichtung haupts & auml;chlich abrasivem und oxidativem Verschlei ss ausgesetzt.
The continuing miniaturization of electronic components presents new challenges for metallography and mechanical materials testing. Very small dimensions, sensitive materials, and severely damaged components require careful adaptation of specimen preparation, testing techniques, and microscopic evaluation. Several application examples demonstrate how such tasks can be addressed using suitable metallographic and mechanical methods. The investigations focus on the examination of failure features, the assessment of mechanical load-bearing capacity, and the visualization of corrosion-related changes. The practical experience presented in this article demonstrates that even unusual testing tasks that initially appear difficult to accomplish can be successfully resolved when the methods employed are consistently adapted to the individual specimen and objective. Die zunehmende Miniaturisierung elektronischer Bauteile stellt die Metallographie und mechanische Werkstoffpr & uuml;fung vor neue Herausforderungen. Sehr kleine Abmessungen, empfindliche Werkstoffe und stark vorgesch & auml;digte Komponenten erfordern eine sorgf & auml;ltige Anpassung der Probenpr & auml;paration, Pr & uuml;ftechnik und mikroskopischen Auswertung. Anhand verschiedener Anwendungsbeispiele wird gezeigt, wie solche Aufgaben mit geeigneten metallographischen und mechanischen Verfahren bearbeitet werden k & ouml;nnen. Dabei stehen die Untersuchung von Fehlerbildern, die Bewertung der mechanischen Belastbarkeit sowie die Darstellung korrosionsbedingter Ver & auml;nderungen im Mittelpunkt. Die beschriebenen Erfahrungen verdeutlichen, dass auch ungew & ouml;hnliche und zun & auml;chst nur schwer realisierbar erscheinende Pr & uuml;faufgaben erfolgreich gel & ouml;st werden k & ouml;nnen, wenn die eingesetzten Methoden konsequent an die jeweilige Probe und Fragestellung angepasst werden.
Future nuclear fusion plants will use the energy released by the fusion of light atomic nuclei to generate electricity. Materials for the first wall of nuclear fusion plants are exposed to extreme thermal loads as well as intense interactions with hydrogen plasmas and high-energy neutrons. Owing to its exceptionally high melting point and low erosion rate, tungsten (W) has become the preferred material for this application. In moderately loaded zones, coating steel substrates by cold spraying (CS) is an efficient alternative to using bulk material. Because the brittleness of tungsten makes the deposition of pure coatings difficult, more ductile composite powders containing pure iron and steel were tested.The quantitative characterization of these coatings in terms of phase distribution and porosity is usually performed on cross-sections, but it is methodologically challenging. Although the tungsten phase can be clearly identified using backscattered electron (BSE) contrast, this method does not allow differentiation between the morphologically similar iron phases (pure iron and steel). In addition, chemical analysis by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) systematically overestimates the tungsten content because of the excited sample volume. Various contrast enhancement methods were therefore evaluated in this study. In particular, thermal tempering at 400 degrees C produced a clear color separation of the three-phase tungsten-steel-iron system, enabling reliable digital phase quantification in the HSB color space. Zuk & uuml;nftige Kernfusionsanlagen nutzen die bei der Verschmelzung leichter Atomkerne freiwerdende Energie zur Stromerzeugung. Materialien f & uuml;r die erste Wand (First Wall) von Kernfusionsanlagen unterliegen extremen thermischen Belastungen sowie intensiven Wechselwirkungen mit Wasserstoffplasmen und hochenergetischen Neutronen. Wolfram (W) hat sich hierbei aufgrund seines au ss ergew & ouml;hnlich hohen Schmelzpunktes und der geringen Erosionsrate als pr & auml;ferierter Werkstoff etabliert. In moderat belasteten Zonen stellt die Beschichtung von Stahlsubstraten mittels Kaltgasspritzen (CS) eine effiziente Alternative zum Vollmaterial dar. Da die Spr & ouml;digkeit von Wolfram die Abscheidung reiner Schichten erschwert, wurden duktilere Kompositpulver mit Anteilen von Reineisen und Stahl getestet.Die quantitative Charakterisierung dieser Schichten hinsichtlich Phasenverteilung und Porosit & auml;t erfolgt & uuml;blicherweise an Querschliffen, gestaltet sich jedoch methodisch anspruchsvoll. W & auml;hrend die Wolframphase im R & uuml;ckstreuelektronen-Kontrast (BSE) eindeutig identifizierbar ist, erlaubt dieser keine Differenzierung zwischen den morphologisch & auml;hnlichen Eisenphasen (Reineisen und Stahl). Eine chemische Analyse mittels EDX f & uuml;hrt zudem aufgrund des angeregten Probenvolumens zu einer systematischen & Uuml;berbewertung des Wolframanteils. In dieser Studie wurden daher verschiedene Kontrastierungsverfahren evaluiert. Es zeigt sich, dass insbesondere das thermische Anlasssetzen bei 400 degrees C eine eindeutige farbliche Trennung des Dreiphasensystems Wolfram-Stahl-Eisen erm & ouml;glicht, die eine verl & auml;ssliche digitale Phasenquantifizierung im HSB-Farbraum erlaubt.
