Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Symposium Physics of Foams Mittwoch
Metallic foams are a rather new class of porous and lightweight materials
offering a unique combination of mechanical, thermal and acoustical
properties. Their high stiffness to weight ratio, acoustic damping properties
and thermal resistance provide possible applications in automobile
industry for instance as crash energy absorbers or acoustic dampers, or in
aerospace industry for lightweight parts in rockets or aircrafts. A promising
and versatile tool for the non-destructive investigation of the structure
SYPF 5 Physics of Foams
of metallic foams on a µm scale is X-ray or synchrotron X-ray tomography.
This technique yields 3D-datasets of the whole foam structure.
We will describe quantitative methods for the analysis of the pore and
material space of the µCT foam data and present first results obtained
by analysing foams examined at the W2 Beamline at HASYLAB/DESY
.
Zeit: Dienstag 14:30–16:30 Raum: C
SYPF 5.1 Di 14:30 C
Anordnungsmechanismen porenstabilisierender Partikel im
Metallschaum — •Astrid Haibel, Alexander Rack und John
Banhart — Hahn-Meitner-Institut Berlin, Glienicker Str. 100, 14109
Berlin
Die reproduzierbare Einstellbarkeit makroskopischer Eigenschaften
metallischer Schäume (z.B. Festigkeit, Härte, Energieabsorption) basieren
auf der exakten Kenntnis ihrer Mikrostruktur. Ein Verfahren
zur zerstörungsfreien Charakterisierung von Metallschäumen ist die
Synchrotron-Tomographie. Neben der Bestimmung der Porengrößenund
der Lamellendickenverteilung kann mit Hilfe der gewonnenen 3D-
Datensätze zum Beispiel auch die Anordnung schaumstabilisierender Partikel
im Material und auf den Metallporenoberflächen verfolgt werden.
Die Beobachtung der dreidimensionalen Verteilung solcher schaumstabilisierender
Partikel mittels Synchrotron-Tomographie im festen Ausgangsmaterial,
im flüssigen Metallschaum sowie im anschließend erstarrten
Zustand ist Gegenstand des Beitrags. Das Ziel dabei ist, am Beispiel
einer Aluminiumlegierung mit beigemengten Siliziumkarbidteilchen den
Partikelumordnungsmechanismus im flüssigen Schaum zu erklären. Unter
Verwendung der Dilatation wurden quantitative Korrelationsrechnungen
am System durchgeführt.
SYPF 5.2 Di 14:30 C
Strukturuntersuchungen an Metallschäumen in verschiedenen
Schäumstadien — •A. Bütow 1 , A. Haibel 2 , B. Matijasevic 2,1 ,
H.-M. Helwig 2 , A. Rack 2 und J. Banhart 2,1 — 1 Technische Universität
Berlin, Institut für Metallphysik, Hardenbergstr. 36, 10623 Berlin —
2 Hahn-Meitner-Institut Berlin, Abteilung Strukturforschung, Glienicker
Str. 100, 14109 Berlin
Die reproduzierbare Herstellung von Aluminiumschäumen wird
häufig beeinträchtigt durch die Variation der Porengrößenverteilungen
und Lammellendicken einzelner Produktionsserien. Mit Hilfe von
Temperatur-Zeit-Kurven, die während des Schäumvorgangs im Inneren
der Proben aufgenommen werden, ist es uns jedoch möglich, Metallschäume
in untereinander vergleichbaren Entwicklungsstadien herzustellen.
Wir untersuchen mit Synchrotrontomographie die Abhängigkeit
der Porengrößenverteilung von der Partikelgrößenverteilung des verwendeten
Schäummittels in gleichen Schaumentwicklungsstadien. Verwendet
werden dazu verschiedene Aluminiumlegierungen und unterschiedliche
Titanhydrid-Partikelgrößen. Außerdem werden ergänzende Messungen
mit EDX und Lichtmikroskopie vorgestellt.
SYPF 5.3 Di 14:30 C
Analyse des Schmelzverhaltens von Al-Legierungen während
des Aufschäumprozesses — •H.-M. Helwig 1 und J. Banhart 1,2
— 1 Hahn-Meitner-Institut Berlin, Abteilung Strukturforschung, Glienicker
Str. 100, 14109 Berlin — 2 Technische Universität Berlin, Institut für
Metallphysik, Hardenbergstr. 36, 10623 Berlin
Aluminiumschäume können durch Wärmebehandlung von Pulverpreßlingen
hergestellt werden, welche aus Metallpulver und einem Treibmittel,
i.d.R. TiH2, bestehen. Da diese Treibmittel das Gas bei definierten, treibmittelabhängigen
Temperaturen freisetzen, ist es notwendig, die Schmelztemperaturen
der verwendeten Legierung so zu wählen, daß zum Zeitpunkt
der Gasfreisetzung zum einen genug Schmelze zur Verfügung steht,
zum anderen eine ausreichende Menge fester Al-Kristalle den Schaum
stabilisiert. Zu diesem Zwecke wurden am HMI Schäumversuche mit verschiedenen
Legierungen mit Echtzeit-Temperaturerfassung durchgeführt
und die gewonnenen Temperaturkurven mit Differentialthermoanalyse
der untersuchten Legierungssysteme verglichen. Das Ziel dieser Messungen
ist es eine auf Legierung und Treibmittel angepaßte Temperaturführung
zu entwickeln, die es erlaubt, einen definierten Feststoffgehalt
in der Schmelze während des Aufschäumens einzustellen.
SYPF 5.4 Di 14:30 C
Embedded atom porous structures studied via molecular dynamics
simulations — •Igor Stankovic 1 , Martin Kröger 2 , and
Siegfried Hess 1 — 1 Institute of Theoretical Physics, PN 7-1, Technical
Universityof Berlin, Hardenbergstr. 36, D-10623 Berlin — 2 Polymer
Physics, ETH Zurich, ML H18, Sonneggstr. 3, CH-8092Zurich
We report about a modification of the embedded atoms model (EAM)
used earlier to study bulk metals [1]. The modification concerns the
controlled mismatch between overall number density and preferred embedding
density. Molecular dynamics simulations are used to follow the
phase separation of EAM particles evolving form a homogeneous configuration
into porous structure. Evolution of the structure with the time is
studied using pictures of configurations, structure factor, common neighbor
analysis, and volume and surface analysis [2,3]. We demonstrate an
application of EAM porous structures to study diffusion of a gas of short
range attractive particles in porous media. Simulations of the evolution
and drain in a single wall made of EAM particles with different values
of cohesive and surface energies will be also presented.
1. I. Stankovic, M. Kröger, and S. Hess, Phys. Rev. E, accepted 2003.
2. J. F. M. Lodge and D. M. Heyes, J. Chem. Phys. 109, 7567 (1998).
3. I. Stankovic, M. Kröger, and S. Hess, Comput. Phys. Commun. 145,
371 (2002).