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Group of Composites and Material Compounds
Student Research Projects, Papers
Group of Composites and Material Compounds 

Student Research Projects, Papers

Topic

Manufacturing of C/C Composites: Influence of Fillers and Pressure Application in the SPS Process

Description

Mikrostruktur der Legierung

Carbon fibre reinforced carbon (C/C) are high-temperature materials with a density below 2 g/cm³ and outstanding specific mechanical properties. When used in a protective gas atmosphere or vacuum, they can withstand operating temperatures exceeding 2000 °C. A well-established method for producing C/C composites is the Polymer Infiltration and Pyrolysis process (PIP), which can be divided into three manufacturing steps. In the first step, a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is produced. This is followed by a pressurless pyrolysis, during which the polymer matrix is converted into carbon (C/C) at temperatures of up to 1500 °C. This process, however, leads to significant crack formation. The incorporation of additives into the polymer matrix can significantly influence the crack structure and the resulting properties of the C/C composites. This study aims to systematically investigate and evaluate the effects of graphite and silicon as fillers on the microstructure and properties of fabric-reinforced C/C composites using two different resin systems. In addition, selected compositions of the C/C composites will undergo Spark Plasma Sintering (SPS) post-treatment in order to analyze their pyrolysis behavior under applied pressure. The investigations can alternatively also be carried out using short fibres.

Working programme:

  • Literature review on the state of science and technology with a focus on:
    • Processes and matrix systems for C/C production
    • Possible additives for C/C manufacturing
  • Planning and execution of experimental work (sample production, pyrolysis, and SPS heat treatment)
  • Composite characterization (physical, microstructural, and mechanical)
  • Documentation of results
  • Preparation and presentation of the scientific thesis

Minimum requirements:

  • Student of mechanical engineering or similar
  • Basic knowledge in the field of materials
  • Conscientious, independent and creative work style

If you are interested, please apply with complete application documents (short cover letter, CV, certificates) via. E-mail:

Contact person

Dipl.-Ing. Husam Ahmad

Department of composites

  • Telephone:
    +49 371 531-35986
  • Room:
    3, 3/E012
  • E-Mail:
    Husam.ahmad@mb.tu-chemnitz.de

Topic

Microstructural Characterization of Aluminum-Magnesium Alloys Using Metallographic Analysis Methods

Description

Mikrostruktur der Legierung
Electrolytically etched aluminum magnesium alloy AA 5754

Aluminum-magnesium alloys constitute a group of naturally hard aluminum alloys, the primary alloying element of which is magnesium. They are standardized in the 5000 series. Due to their weldability and excellent formability, these alloys are employed primarily as construction materials in the automotive, shipbuilding, and aircraft industries. The microstructure exerts a significant influence on the mechanical properties of the material. For instance, the dissolution of magnesium in the aluminum matrix results in solid solution strengthening, whereas the application of cold forming processes leads to an increase in hardness. Consequently, it is essential to examine the microstructure in order to draw conclusions about the component properties. Nevertheless, the metallurgical preparation of aluminum-magnesium alloys presents a multitude of challenges. In many cases, only the grain boundaries or precipitates are visible, and it is not possible to identify the grain orientations. As part of this study, various etching methods are tested with the aim of being able to identify all characteristic components of the microstructure beyond doubt using light and scanning electron microscopy. In order to evaluate the influence of the alloy composition on the quality of the evaluation, up to three aluminum-magnesium alloys of the 5000 series are examined.

Working programme:

  • Literature research on the state of the art
  • Drawing up a test plan for characterizing the alloys using various etching processes
  • Metallurgical preparation of the aluminum
  • Carrying out and evaluating the test plan

Minimum requirements:

  • Student of mechanical engineering or similar
  • Basic knowledge in the field of materials
  • Conscientious, independent and creative work style

If you are interested, please apply with complete application documents (short cover letter, CV, certificates) via. E-mail:

Contact person

M. Sc. Toni Sprigode

Low-heat joining department

  • Telephone:
    +49 371 531-37575
  • Room:
    3, 3/E101
  • E-Mail:
    toni.sprigode@mb.tu-chemnitz.de

Thema

Entwicklung eines Hochstromprüfstandes für die Evaluation der Strombelastbarkeit ultraschallgeschweißter Fahrzeugleitungen

Beschreibung

Das Metall-Ultraschallschweißen ist ein Pressschweißverfahren, welches in der Lage ist, weit unterhalb der Schmelztemperatur der Fügepartner stoffschlüssige Fügeverbindungen zu erzeugen. Es findet vorrangig in der Automobilindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt Anwendung, um elektrisch leitfähige Verbindungen zu erzeugen, so z.B. zwischen Aluminium-Fahrzeugleitungen von Durchmessern von bis zu 200 mm² und Kupfer-Ableitern. Im Fokus der aktuellen Forschung steht dabei die Korrelation der maximal ertragbaren mechanischen mit der elektrischen Belastbarkeit derartiger ultraschallgeschweißter Fügeverbindungen aus Aluminium und Kupfer. Um diesen Zusammenhang näher zu untersuchen, soll ein Hochstromprüfstand für diesen Verbindungstyp entwickelt werden, um Derating-Tests durchzuführen. Dieser Prüfstand soll daher aus einer leistungsfähigen Konstantstromquelle (bis zu 800 A), einem System zum Aufzeichnen der Leitungstemperatur sowie einem Steuerungs- und Datenerfassungssystem bestehen.

Das Arbeitsprogramm:

  • Umfangreiche Literaturrecherche zum Stand der Technik des Ultraschallschweißens, der Hochstromprüftechnik sowie zu bisherigen Erkenntnissen zum Zusammenhang zwischen Strombelastbarkeit und Zugfestigkeit ultraschallgeschweißter Verbindungen
  • Entwicklung und Konstruktion des Hochstromprüfstandes hinsichtlich Me-chanik und Elektrik
  • Durchführung erster Testläufe
  • Dokumentation der Ergebnisse
  • Anfertigen und Präsentation der wissenschaftlichen Arbeit

Mindestanforderung

  • Studenten der Fachrichtung Maschinenbau oder Elektrotechnik
  • Kenntnisse im Bereich Konstruktion und Elektrotechnik, Steuerungstechnik
  • Gewissenhafte, selbstständige und kreative Arbeitsweise

Bei Interesse bewerben Sie sich bitte mit vollständigen Bewerbungsunterlagen (Kurzanschreiben, Lebenslauf, Zeugnisse) via. E-Mail:

Ansprechpartner

Foto des Ansprechpartners Andreas Gester
Dr.-Ing. Andreas Gester

Abteilung Wärmearmes Fügen

  • Telefon:
    +49 371 531-33649
  • Fax:
    +49 371 531- 833649
  • Raum:
    3, E01.105 (alt: 3/A105)
  • E-Mail:

Thema

Entwicklung eines Pulverstrangprozesses im feldunterstützen Sinterverfahren „FAST-EXTRUDE“

Beschreibung

Über das feldunterstützte Sintern (FAST) bzw. auch Spark Plasma Sintern (SPS) genannte Verfahren können durch geeignete Parameter aus Druck und Temperatur, metallische Pulvern zu kompakten Werkstoffen verarbeitet werden. Die Professur nutzt das Verfahren zur Verdichtung von partikelverstärken Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen (AMC). Durch ein geeignetes Werkzeugkonzept soll das Fließen des Pulvers während des Prozesses erreicht werden und somit ein Strangpressprozess innerhalb der Anlage realisiert werden. Im Rahmen der Arbeit soll das dafür notwendige Werkzeug entwickelt und das Prinzip an einer Strang¬presslegierung erprobt werden. Es erfolgt ein Vergleich der Materialeigenschaften wie Porosität, Festigkeit, Härte und Textur zu der konventionell im FAST/SPS-Prozess verarbeiteten Legierung.

Das Arbeitsprogramm:

  • Literaturrecherche zum Stand der Technik bei FAST/SPS und Pulverstrangpressen
  • Konstruktion und Auslegung eines Werkzeuges für das Strangpressen
  • Inbetriebnahme und Testlauf des Werkzeugs
  • Ermittlung von geeigneten Prozessparametern für eine Aluminiumstrangpresslegierung
  • Herstellung und Charakterisierung von Proben über das konventionelle FAST-Verfahren und über das FAST EXTRUDE-Prinzip
  • Dokumentation der Ergebnisse
  • Anfertigen und Präsentation der wissenschaftlichen Arbeit

Anforderungen

  • Studierende der Fachrichtungen Maschinenbau oder verwandter Richtungen
  • Kenntnisse im Bereich Werkstofftechnik und Verbundwerkstoffe
  • Gewissenhafte, selbstständige und kreative Arbeitsweise

Bei Interesse bewerben Sie sich bitte mit vollständigen Bewerbungsunterlagen (Kurzanschreiben, Lebenslauf, Zeugnisse) via. E-Mail:

Contact Person

Foto des Ansprechpartners Maik Trautmann
Dr.-Ing. Maik Trautmann

Abteilung Verbundwerkstoffe

  • Telefon:
    +49 371 531-38846
  • Fax:
    +49 371 531-838846
  • Raum:
    3, E01.104 (alt: 3/A104)
  • E-Mail:

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