Lehrstuhl für Werkstoffkunde
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Item Korrosion biokompatibler Titan-Legierungen(2007-11-21T11:48:41Z) Heisterkamp, Beate; Köster, Uwe; Virtanen, SannakaisaItem Optimierung der Beladekinetik bzw. der Phasenstabilität von Hydridspeichermaterialien bei elektrochemischer Wasserstoffbeladung(2006-03-08T14:03:46Z) Lyubenova, Lyudmila; Köster, U.; Fernández, A.Wasserstoff besitzt als Energieträger viele Vorteile, nach wie vor bestehen aber beträchtliche Probleme bezüglich Speicherung und Transport. Wasserstoff kann gasförmig oder flüssig gespeichert werden, alternativ auch Form von Metallhydriden. Eine optimale Speicherung, die allen Anforderungen genügt, ist aber bisher noch nicht gefunden worden. Ziel dieser Dissertation ist eine systematische Untersuchung verschiedener Parameter, die bei elektrochemischer Wasserstoffbeladung die Beladekinetik nanokristalliner Mg-Elektroden bzw. die Phasenstabilität teilquasikristalliner Zr-Basis Legierungen beeinflussen. In nanokristallinen Mg-Elektroden kommt es auf Grund der durch die katalytischen Eigenschaften von Nb2O5 verringerten Wasserstoffüberspannung und erhöhten Austauschstromdichte zu verbesserten Absorption- und Desorptionsprozessen. Ähnliche elektrochemische Effekte wurden für nanokristalline Mg-Elektroden ohne Nb2O5, aber mit deutlich reduzierter Partikelgröße beobachtet. Da durch den Zusatz von PTFE und Graphit zu den Mg/Nb205-Elektroden keine signifikante Änderung der Wasserstoffüberspannung beobachtet werden konnte, wird angenommen, dass die wesentlichen Faktoren für die bessere Wasserstoffspeicherung die veränderte Oxidationsneigung sowie der höhere Lückengrad und der damit erleichterte Wasserstofftransport zu den Mg-Partikeln sind. Polymorphe Quasikristallbildung in Zr-Cu-Ni-Al-Gläser erfordert mehr als 68 At.-% Zr und ist auf einen sehr engen Al-Konzentrationsbereich beschränkt. Die "Quasigitter"-Konstante steigt mit dem Zr-Gehalt. Die beobachtete Abhängigkeit der Keimbildung von der Temperatur der Schmelze vor dem Schmelzspinnen deutet darauf hin, dass mit abnehmender Temperatur sich eine Nahordnung verstärkt, die beim Schmelzspinnen eingeschreckt wird und dann die spätere Quasikristallbildung begünstigt. Ein Zusatz von 2 At.-% Ag erhöht die Wachstumsgeschwindigkeit, so dass teilquasikristalline Gefüge mit erheblich größeren Quasikristallen als in der Ausgangslegierung Zr69,5Cu12Ni11Al7,5 eingestellt werden können. Es war bekannt, dass die Zunahme der Quasikristall-Durchmesser von 30-70 nm (30 Vol.-%) auf 40-90 nm (50 Vol.-%) in Zr69,5Cu12Ni11Al7,5 eine Erhöhung der Phasenstabilität bei elektrochemischer Wasserstoffbeladung bewirkt. Die erheblich größeren Quasikristalle in Zr71Cu11,5Ni10Al7,5 und Zr68,5Cu11Ni11Al7,5Ag2 zeigen dagegen eine signifikant geringere Stabilität. Diese Destabilisierung beruht vermutlich auf einer Schwächung der Bindung (größere Gitterkonstante) bzw. der leichteren Bildung von Phasonen.Item Haftung und Aufnahme von Druckfarben auf gestrichenen Papieroberflächen(2006-02-15T12:05:22Z) Keiter, Sven; Letzteler, PhilippeItem Oxidation von Zr-Pd-Gläsern(Universität Dortmund, 2004-11-08) Jastrow, Lioba; Köster, U.; Schecker, H.-G.Abhängig von den Legierungselementen und der Zusammensetzung können metallene Zr-Basis-Gläser sowohl gute Oxidationsbeständigkeit als auch 'katastrophale' Oxidation bereits bei Raumtemperatur aufweisen. Von Triwikantoro wurde ein Modell für die Oxidation langsam oxidierender Zr-Basis-Gläser vorgeschlagen. Das Verhalten sehr schnell oxidieren-der Zr-Basis-Gläser kann mit diesem Modell jedoch nicht beschrieben werden. Ziel dieser Arbeit war die systematische Untersuchung des Oxidationsverhaltens schnell oxidierender Zr-Basis-Legierungen und die Klärung des Oxidations-mechanismus am Beispiel von amorphem Zr70Pd30. Die Oxidation auf Zr70Pd30 erfolgt nicht mit einem gleichmäßigen flächigen Angriff, sondern durch lokale Keimbildung von Oxidhügeln. Diese Oxidhügel sind weitgehend lamellar aus monoklinem und tetragonalem ZrO2 aufgebaut. Das Palladium wird, soweit es nicht im ZrO2 gelöst ist, nanokristallin, zunächst in metallischer Form, später als PdO in das Oxid eingebaut. Systematische Untersuchungen zum Einfluss später Übergangselemente ergaben, dass die Oxidationskinetik von Zr70Pd15M15-Gläsern in der Sequenz M=Gold>Silber>Kupfer> Nickel>Platin zunimmt. Es wird ange-nommen, dass die Oxidationsgeschwindigkeit mit der Löslichkeit des Übergangsmetalls im Zirkoniumdioxid korreliert ist. Auch scheinbar recht ähnliche Gläser wie Zr-Pd und Zr-Pt können ein extrem unter-schiedliches Oxidationsverhalten zeigen. In Zr70Pd30-xPtx-Gläsern erfolgt ein Übergang von dem in dieser Arbeit vorgeschlagenen Modell für schnelle Oxidation zu dem Triwikantoro-Modell für die langsamere Oxidation. Ein steigender Platin-Gehalt verringert die Oxidations-geschwindigkeit. Damit verbunden ist eine Vergröberung der lamellaren Struktur und eine Erhöhung des tetragonalen ZrO2-Anteils. Die schnelle Oxidation ist mit der lamellaren Anordnung von tetragonalem und monoklinem ZrO2 korreliert, wobei der Sauerstofftransport entlang der Grenzflächen zwischen diesen Lamellen sehr schnell erfolgen kann. Bei Zr70Pd15Pt15 wurde anstelle der lamellaren eine globulare Anordnung gefunden; die Oxidation verläuft entsprechend langsam und folgt nicht mehr dem Modell für schnelle Oxidation. Weiterhin wurde der Einfluss der Struktur auf das Oxidationsverhalten von Zr-Pd-Gläsern untersucht: amorphe Legierungen oxidieren am schnellsten, grobkristallines Zr-Pd ist am stabilsten, allerdings erfolgt die Bildung von Zr6Pd3O entlang spezieller Korngrenzen bis tief in das Material hinein.