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I. Inhaltsverzeichnis 1. Allgemeine Informationen ....................................................................................................................... 4

1.1. Organisationsform .................................................................................................................................. 4

1.2. Personal ................................................................................................................................................. 5

1.3. Geräte- und Anlagenausstattung ............................................................................................................ 7

1.4. Sonstiges ................................................................................................................................................ 8

2. Lehre .................................................................................................................................................... 10

2.1. Statistischer Teil ................................................................................................................................... 10

2.2. Rahmenbedingungen für Lehre und Studium ....................................................................................... 10

2.3. Studienwerbung .................................................................................................................................... 10

2.4. Stipendiaten im IKGB ........................................................................................................................... 12

2.5. Exkursionen 2012 ................................................................................................................................. 12

3. Professur Keramik ................................................................................................................................ 14

3.1. Publikationen ........................................................................................................................................ 14

3.1.1. Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern ............................................................. 14

3.1.2. Vorträge und Poster ................................................................................................................ 17

3.1.3. Erteilte Patente ....................................................................................................................... 19

3.1.4. Patentanmeldungen ................................................................................................................ 19

3.2. Forschungsprojekte .............................................................................................................................. 20

3.2.1. Abgeschlossene Forschungsprojekte ..................................................................................... 20

3.2.2. Laufende Forschungsprojekte ................................................................................................ 28

3.3. Studentische Arbeiten .......................................................................................................................... 38

3.3.1. Studienarbeiten ....................................................................................................................... 38

3.3.2. Diplom- und Masterarbeiten .................................................................................................... 38

3.4. Promotionen ......................................................................................................................................... 40

3.4.1. Abgeschlossene Promotionen ................................................................................................ 40

3.4.2. Laufende Promotionen ............................................................................................................ 40

3.5. Habilitationen ........................................................................................................................................ 42

3.5.1. Laufende Habilitationen .......................................................................................................... 42

3.6. Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften .............................................................................................. 43

3.7. Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien, Seminaren und Messen ........................................................ 44

3.8. Preise ................................................................................................................................................... 46

3.9. Pressemeldungen ................................................................................................................................. 46

4. Professur Glas- und Emailtechnik ........................................................................................................ 53

4.1. Publikationen ........................................................................................................................................ 53

4.1.1. Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern ............................................................. 53

4.1.2. Vorträge und Poster ................................................................................................................ 53

4.2. Forschungsprojekte .............................................................................................................................. 54

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4.2.1. Abgeschlossene Forschungsprojekte ..................................................................................... 54

4.2.2. Laufende Forschungsprojekte ................................................................................................ 58

4.3. Studentische Arbeiten .......................................................................................................................... 62

4.3.1. Ingenieurpraktika .................................................................................................................... 62

4.3.2. Studienarbeiten ....................................................................................................................... 63

4.3.3. Diplomarbeiten ........................................................................................................................ 64

4.4. Promotionen ......................................................................................................................................... 65

4.4.1. Laufende Promotionen ............................................................................................................ 65

4.5. Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften .............................................................................................. 66

4.6. Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren ....................................................................... 66

4.7. Preise ................................................................................................................................................... 67

4.8. Sonstiges .............................................................................................................................................. 67

4.9. Pressemeldungen ................................................................................................................................. 68

5. Professur Baustofftechnik ..................................................................................................................... 74

5.1. Publikationen ........................................................................................................................................ 74

5.1.1. Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern ............................................................. 74

5.1.2. Vorträge und Poster ................................................................................................................ 74

5.2. Forschungsprojekte .............................................................................................................................. 75

5.2.1. Abgeschlossene Forschungsprojekte ..................................................................................... 75

5.2.2. Laufende Forschungsprojekte ................................................................................................ 75

5.3. Studentische Arbeiten .......................................................................................................................... 76

5.3.1. Kleiner Beleg ........................................................................................................................... 76

5.3.2. Diplomarbeiten / Masterarbeiten ............................................................................................. 76

5.4. Promotionen ......................................................................................................................................... 77

5.4.1. Laufende Promotionen ............................................................................................................ 77

5.5. Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften .............................................................................................. 77

5.6. Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren ....................................................................... 77

5.7. Sonstiges .............................................................................................................................................. 78

6. Ausgewählte Forschungsergebnisse .................................................................................................... 79

 

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1. Allgemeine Informationen

1.1. Organisationsform

 Das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik ist eines der elf Institute der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg. Technische Universität Bergakademie Freiberg

- Fakultät für Mathematik und Informatik ‐ Fakultät für Chemie und Physik ‐ Fakultät für Geowissenschaften, Geotechnik und Bergbau ‐ Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik ‐ Fakultät für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie ‐ Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik

- Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik - Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen - Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Umwelt- und Naturstoffverfahrenstechnik - Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik - Institut für Maschinenbau - Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik - Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung - Institut für Mechanik und Fluiddynamik - Institut für Automatisierungstechnik - Institut für Elektrotechnik - Institut für Aufbereitungsmaschinen

Das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik wurde 1950 als Institut für Keramik durch Prof. Dr. Theodor Haase gegründet. Im Jahre 1954 wurde es umbenannt zum Institut für Silikathüttenkunde mit gleichzeitiger Erweiterung der Lehr- und Forschungsinhalte auf die Bereiche Glastechnik sowie Bindemittel und Baustoffe und hat von 1968 - 1990 als Wissenschaftsbereich Silikattechnik bestanden. 1990 wurde es wieder im Sinne seiner Gründung ein Institut für Silikattechnik. Im Jahr 2000 konnte das Institut sein 50jähriges Bestehen feiern. Im Oktober 2002 erfolgte die Umbenennung des Institutes in Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik.

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1.2. Personal

Geschäftsführender Institutsdirektor: Prof. Dr.-Ing. Heiko Hessenkemper Professur Keramik:

Professor: Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G. Aneziris

Honorarprofessoren: Prof. Dr.-Ing. Peter Quirmbach Prof. Dr. rer. nat. Thomas Graule

Privatdozenten: Dr.-Ing. habil. Helge Jansen Prof. Dr.-Ing. habil. Ralph Lucke

Sekretariat: Kerstin Baldauf Tel.: 03731/39 2608, Fax: 03731/39 2419 E-Mail: [email protected]

Besucheradresse: Agricolastr. 17, 09599 Freiberg

Wissenschaftliche Dipl.-Ing. Uta Ballaschk Mitarbeiter: Dr. rer. nat. Harry Berek Appr. Apoth. Christiane Biermann Dipl.-Ing. Nora Brachhold

Dipl.-Ing. Steffen Dudczig M.Eng. Marcus Emmel Dr.-Ing. Undine Fischer Dipl.-Ing. Jens Fruhstorfer Dipl.-Ing. Patrick Gehre Dipl.-Ing. Nora Gerlach Dr.-Ing. Michael Hampel Dipl.-Ing. Manuel Hasterok Dipl.-Ing. Jana Hubálková Prof. Dr. rer. nat. Georgios Kostakis M.Sc. Mingliang Li Dipl.-Chem. Susann Ludwig Dr.-Ing. Dieter Melzer Dipl.-Ing. Annika Mertke Dr.-Ing. Kirsten Moritz Dipl.-Ing. Marie Oppelt M.Sc. Vasileios Roungos Dipl.-Ing. Stefan Schafföner Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Ernst Schlegel Dr.-Ing. Gert Schmidt Dipl.-Ing. Petra Stein Dr.-Ing. Volker Stein Dipl.-Ing. Dániel Veres Dipl.-Ing. Claudia Voigt Dr.-Ing. Christian Weigelt Dipl.-Ing. Claudia Wenzel Dipl.-Ing. Jörn Werner M. Eng. Sara Zavareh

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Technische Kerstin Baldauf Angestellte: Dipl.-Kffr. Linda Clauß Dipl.-Ing. (TU) Christina Faßauer

Thomas Franz Dipl.-Ing. (BA) Ricardo Fricke Burgi Grahl Karin Hasterok Jacqueline Höhne Rico Kaulfürst Lothar Lange Carolin Ludewig Uwe Pälchen Dipl.-Kffr. Anja Penzkofer Ursula Querner

Professur Glas- und Emailtechnik: Professor: Prof. Dr.-Ing. Heiko Hessenkemper

Sekretariat: Kathrin Voigt Tel.: 03731/39 3293, Fax: 03731/39 2451 E-Mail: [email protected]

Besucheradresse: Leipziger Str. 28 / 09599 Freiberg

Wissenschaftliche Dr.-Ing. Khaled Al Hamdan Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Tobias Börner Dr.-Ing. habil. Ralf Bruntsch Dipl.-Ing. Martin Groß Dipl.-Ing. Kathrin Häußler Dr.-Ing. Sabine Hönig Dipl.-Ing. Mathias Hötzel Dipl.-Ing. Michael Hubrich Dipl.-Ing. Liesa Hübner Dipl.-Ing. Kathleen Kretschmer Dipl.-Ing. Michael Kretschmer Dipl.-Ing. Heide Landfermann-Hessenkemper Dipl.-Ing. Marc Lüpfert Dipl.-Ing. Franziska Mai Dipl.–Math. Sascha Matthes Dipl.-Wirt.-Ing. Anne-Katrin Rössel Dipl. -Ing. Julia Ryssel Dipl.-Ing. Thomas Voland Dipl. -Ing. David Tritschel Dipl.-Ing. Rolf Weigand Dipl.-Ing. Sven Wiltzsch (bis Ende 05/2012)

Technische Ursula Glatz Angestellte: Marcus Forstner Erika Lützner Jochen Wätzig Petra Zschoge Dipl.-Ing. Michael Scheidhauer

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Professur Baustofftechnik: Professor: Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier

Sekretariat: Monika Wenige Tel.: 03731/39 4243, Fax: 03731/39 2223 E-mail: [email protected]

Besucheradresse: Leipziger Straße 28, 09599 Freiberg

Wissenschaftliche Dipl.-Ing. Christoph von Gynz-Rekowski Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Franziska Krause Dipl.-Ing. Johannes Haufe Dr. rer. nat. Torsten Westphal

Technische Dipl.-Ing. Alexander Friedrich Angestellte: Jacqueline Höhne Gemeinsame Einrichtungen des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik Know-How-Pool Dr.-Ing. Dieter Melzer Dr.-Ing. Harald Seifert Privatdozent Dr.-Ing. habil. Joachim Ulbricht Dr.rer.nat. Bernd Ullrich

Technikum Technikumsleiter: Dipl.-Ing. Christina Faßauer

Werkstatt Werkstattleiter: Thomas Franz

Strahlenschutz- Dipl.-Ing. Uta Ballaschk beauftragte: Dr. Torsten Westphal Seit Januar 2001 wird das Institut von einem Vorstand geleitet. Ihm stand im Jahr 2012 bis September Prof. Dr. Heiko Hessenkemper als geschäftsführender Direktor des Institutes vor. Ab 1.10. 2012 nahm Professor Aneziris dieses Amt wahr. Dem Vorstand gehören an: die drei ordentlichen Professoren (mit Stimmrecht) und jeweils ein Vertreter der akademischen und sonstigen Mitarbeiter (beratend). Die Vorstandsberatungen finden unter Vorsitz des geschäftsführenden Direktors und Teilnahme der Hochschullehrer, der zwei gewählten Vertreter mit beratender Stimme, der Oberassistenten des Institutes sowie der Bildungsbeauftragten statt. 1.3. Geräte- und Anlagenausstattung

 Die gerätetechnische Ausstattung des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik konnte 2012 modernisiert und erweitert werden, wobei folgende Beschaffungen hervorzuheben sind:

- Doppelinduktionsanlage zum Ziehen von Glasfasern (8 Fäden gleichzeitig) - IsoMet 4000 Präzisionstrennmaschine mit Labortisch von Buehler - Pulsierende kaltisostatische Presse (Fa. EPSI) 150/300 MPa, Innenlänge/-durchmesser 1,00 m/ 0,25 m) - Haubenofen bis ca. 1650 °C/1800 °C (Fa. Nabertherm), Innenraum 600 x 600 x 550, Heizelemente

MoSi2 - Schutzgas-Ofen bis ca. 1800 °C (Fa. Xerion), Ofenraum 600 x 1000 x 550, Kohlefaser/Grafit-Heizer - zwei Nabertherm-Öfen LH 15/14.

Das ehemalige Baustofflabor im Hauptgebäude wurde 2012/2013 zu einem Hochtemperaturlabor umgestaltet, in dem das Hochtemperatur-E-Modul-Gerät, das Druckerweichen/Druckfließen und die Hochtemperatur-Wärmeleit-fähigkeitsapparatur untergebracht sind. Das Labor wurde unter Einbeziehung eines Ofens (Fa. Linn), des Mühlenraums und des Labors Erhitzungsmikroskopie mit zentraler Gasversorgung (Gasflaschenschrank),

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Ein großes Fest – 50 Jahre Diplom Am 01.Oktober 2012 trafen sich fast 300 Bergakademie-Absolventen aller 20 Fachrichtungen aus dem Jahr 1962 in Freiberg, um gemeinsam 50 Jahre Diplom zu feiern. 1962 war das Jahr nach dem Mauerbau und der Einführung der Wehrpflicht in der DDR. Die damaligen mehrtägigen Abschlussveranstaltungen mit Letzter Vorlesung, Umzug durch Freiberg und großem Abschlussball wurden von der SED als „Provokation gegen die DDR“ gewertet, in einer ersten Reaktion wurde sogar die Exmatrikulation der Beteiligten noch im 5. Studienjahr angedroht.. Diese Erlebnisse haben die Absolventen so zusammen geschweißt, dass fast alle noch lebenden Absolventen zu dem Fest kamen, beginnend auf dem Obermarkt bei Otto dem Reichen, Eintrag in das Silberne Ehrenbuch der Stadt, gemeinsamer Marsch mit Original-Fachrichtungsfahnen und Transparenten von 1962 und mit Musik zum Tivoli und endend mit einer rauschenden Festveranstaltung und Schichtwechsel bis zum anderen Tag. 9 der14 Silikattechnik-Absolventen des Jahrgangs 1962 feierten mit.. Die Ereignisse von 1962 können in einer 96-seitigen Broschüre, die auch die Originaldokumente von SED-Partei- und Bergakademieleitung enthält, nachgelesen werden.

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2. Lehre

2.1. Statistischer Teil

Für den Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik waren im Jahr 2012 folgende Studentenzahlen aktuell: WS 2011/2012 WS 2012/2013

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Σ 131 140 Im Wintersemester 2011/2012 schrieben sich 10 Erstsemester im modularisierten Diplom-studiengang Keramik, Glas- und Baustofftechnik ein. 11 .Studenten schlossen bis Dezember 2012 ihr Studium mit dem Diplom ab. Im Sommersemester 2012 und im Wintersemester 2012/13 wurden 7 weitere Studenten in den Masterstudiengang Keramik, Glas- und Baustofftechnik aufgenommen, im Masterstudiengang studieren nunmehr 11 Studenten. 2.2. Rahmenbedingungen für Lehre und Studium

 Die Studienkommission und der Prüfungsausschuss für beide Studiengänge werden von nachfolgend genannten Personen gebildet:

Studienkommission:

Prof. Dr. Christos G. Aneziris – Studiendekan / ab 01.10.2012 Prof. Dr. Thomas Bier Prof. Dr. Thomas A. Bier / ab 01.10.2012 Prof. Heiko Hessenkemper Dipl.-Ing. Kathrin Häußler Studenten: Robby Teuchner, Annkathrin Hopf, Viktoria Isimbetov, Fabian Zschocke

Prüfungsausschuss:

Studiendekan: Prof. Dr. Christos Aneziris / ab 01.10.2012 Prof. Dr. Thomas Bier Prof. Dr. Christos Aneziris Prof. Dr. Thomas Bier Prof. Dr. Heiko Hessenkemper Dipl.-Ing. Kathrin Häußler (Vertreter: Dr. Sabine Hönig)

Studenten: Robby Teuchner, Annkathrin Hopf

2.3. Studienwerbung

 Das Institut präsentierte sich auf zahlreichen Veranstaltungen der zentralen Studienwerbung der TU Bergakademie Freiberg wie zu den Tagen der offenen Tür mit Exponaten und Informationsmaterial am Fakultätsstand sowie durch Vorträge von Prof. Dr. Hessenkemper und Frau Häußler. Weiterhin nutzen Mitarbeiter des Institutes verschiedene Veranstaltungen in den Berufsinformationszentren, auf Bildungsmessen und in vielen Gymnasien, um Studienmöglichkeiten der Universität und im Speziellen unseren Studiengang vorzustellen. Regelmäßig informieren sich Schüler der Sekundarstufe bei Projekttagen im Institut über Studienmöglichkeiten

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2.4. Stipendiaten im IKGB

M.Sc. Mingliang Li Zhengzhou University, Henan / China 01.12.2010 – 31.10.2014 2.5. Exkursionen 2012

Vom 17. - 21. September 2012 fand die traditionelle internationale Studentenexkursion in der Tschechischen Republik statt. Dr. Rada von der Partneruniversität VŠCHT v Praze hatte ein abwechslungsreiches Besichtigungsprogramm organisiert: 17.09.: VŠCHT Zementwerk Radotin 18.09.: Tondach GmbH, Stod Pilsner Urquelle AG, Plzeň 19.09.: Glazura GmbH, Roudnice nad Labem Lasselsberger AG, Rako III, Rakovnik 20.09.: Preciosa Ornela AG, Desná

Preciosa AG, Kamenický Šenov 21.09.: AGC Automotive Czech AG, Chudeřice AGC Flat Glass Czech AG, Pozorka Dubi. Dank der Unterstützung durch den Verein MORE Freiberg e. V. und mit Mitteln des DAAD-Programms „Ostpartnerschaften“ konnte die Finanzierung der Exkursion geleistet werden. Ein herzliches Dankeschön an die Sponsoren! Exkursion zur Glasstec Wie auch in den vergangenen Jahren wurde unseren Studenten eine Möglichkeit geboten, sich auf der internationalen Fachmesse glasstec 2012, die vom 22.-26.10.2012 stattfand, über neue Entwicklungen im Bereich Glas, Feuerfest und Maschinentechnik zu informieren. Ausgewählte Exkursionen im Rahmen von Vorlesungen Exkursion für Vorlesung „Alternative Baustoffe“ mit dem Architekten Herrn Thiele: Sanierung Hüttenarbeiterhaus Halsbrücke, 03.02.2012 Exkursion für Vorlesung „Technologie der Keramik“ zur Fa. CeramTec und Fa. Sembach, Lauf, 25.06.2013 Exkursion für Vorlesung „Wärme-u. Feuchteschutz“ mit Herrn Kretzschmer: Sanierung Körnerstr. 5, Freiberg, 03.07.2012 Exkursion für Modul „Verbundwerkstoffe“ zur Fa. Schunk, Heuchelheim, 03.07.2012 Exkursion für Vorlesungsteil „Sintertechnik“ zum Ziegelwerk Klaus Huber GmbH & Co. KG nach Leuben-Schleinitz, 24.10.2012 Exkursion für Vorlesung „Alternative Baustoffe“: DENKMAL 2012 in Leipzig, 23.11.2012  

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Professur Keramik

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3. Professur Keramik

3.1. Publikationen

3.1.1. Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern

ANEZIRIS, C. G., FISCHER, U., 2012. Manche mögen es heiß: Keramische Filterwerkstoffe als „Hochtemperatur Fliegenfänger“ für die Metallschmelze-Filtration. Jahresmagazin Ingenieurwissenschaften, Im Fokus Werkstofftechnologien, IWV, Lampertheim, März 2012, S. 26-30, ISSN 1618-8357. ANEZIRIS, C. G., DUDCZIG, S., HUBÁLKOVÁ, J., EMMEL, M. and SCHMIDT, G., 2012. Alumina coatings on carbon bonded alumina nozzles for active filtration of steel melts. Ceramics International, Article in Press. ANEZIRIS, C. G., FISCHER, U., EMMEL, M., HUBÁLKOVÁ, J. and BEREK, H., 2012. Multifunctional filter systems for the steel-melt-filtration. Keramische Zeitschrift, 64(2), pp. 124-128. ANEZIRIS, C. G., DUDCZIG, S., EMMEL, M., BEREK, H., SCHMIDT, G., and HUBÁLKOVÁ, J., 2012. Reactive Filters for Steel Melt Filtration. Advanced Engineering Materials,15(1-2), pp.46-59. BEREK, H., BALLASCHK, U., ANEZIRIS, C. G., and HAHN, S., 2012. Investigation of phase transformations in TRIP-steel/Mg-PSZ MMC honeycomb structures under compressive load by in situ X-ray computed tomography (XCT) and electron backscatter diffraction (EBSD). In Proceedings CellMat2012, Dresden, 2012. BEREK, H., ANEZIRIS, C. G., and VERES, D., 2012. Interface reactions in fine grained Al2O3-ceramics with TiO2- and ZrO2-additions for refractory applications as investigated by XCT and EBSD. Refractories WORLDFORUM, 4, pp. 85-90. BRACHHOLD, N. and ANEZIRIS, C.G., 2012. Synthesis of Alkali Aluminosilicates - Materials for Alkali Contaminated Environments at High Temperatures. International Journal of Applied Ceramic Technology, DOI: 10.1111/j.1744-7402.2012.02772.x ,Article in Press. BRACHHOLD, N., ANEZIRIS, C.G., STEIN, V., ROUNGOS, V. and MORITZ, K., 2012. Low carbon content and carbon-free refractory materials with high thermal shock resistance. Keramische Zeitschrift, 64(2), pp. 109-114. BRACHHOLD, N.; ANEZIRIS, C.G.; (2012): Porous Materials for Alkali Contaminated Environments. Journal of the European Ceramic Society; DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2012.11.029 DUDCZIG, S., VERES, D., ANEZIRIS, C.G., SKIERA, E. and STEINBRECH, R.W., 2012. Nano- and micrometre additions of SiO 2, ZrO 2 and TiO 2 in fine grained alumina refractory ceramics for improved thermal shock performance. Ceramics International, 38(3), pp. 2011-2019. DE HAZAN, Y., KNIES, F., BURNAT, D., GRAULE, T., YAMADA-PITTINI, Y., ANEZIRIS, C. and KRAAK, M., 2012. Homogeneous functional Ni-P/ceramic nanocomposite coatings via stable dispersions in electroless nickel electrolytes. Journal of colloid and interface science, 365(1), pp. 163-171. EHINGER, D., KRÜGER, L., MARTIN, U., WEIGELT, C. and ANEZIRIS, C.G., 2012. Deformation mechanisms and martensitic phase transformation in TRIP-steel/zirconia honeycombs. Steel Research International, 83(6), pp. 565-575. EMMEL, M. and ANEZIRIS, C.G., 2012. Development of novel carbon bonded filter compositions for steel melt filtration. Ceramics International, 38(6), pp. 5165-5173. GEHRE, P.; VERES, D.; ANEZIRIS, C.G.: “Beitrag zur Verbesserung Magnesiumaluminat-haltiger Feuerfestgießmassen für den Einsatz in Flugstromvergasungsanlagen“. Technische Keramische Werkstoffe, 129. Erg.-Lfg., Kapitel 8.1.5.0, Juli 2012, HvB-Verlag

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GEHRE, P.; ANEZIRIS, C.G.: Ressourcenschonendes Auskleidungsmaterial für Verbrennungs- und Vergasungsanlagen. In: M. Beckmann, A. Hurtado (Hrsg.): Kraftwerkstechnik – Sichere und nachhaltige Energieversorgung – Band 4. TK-Verlag, Neuruppin, 2012 – ISBN 978-3-935317-87-0, S. 867-878 GEHRE, P. and ANEZIRIS, C.G., 2012. Investigation of slag containing refractory materials for gasification processes. Journal of the European Ceramic Society, 32(16), pp. 4051-4062. GEHRE, P., ANEZIRIS, C.G., VERES, D., PARR, C., FRYDAB, H. and NEUROTH, M., 2012. Improved spinel-containing refractory castables for slagging gasifiers. Journal of the European Ceramic Society, Article in Press. GLAGE, A., MARTIN, S., DECKER, S., WEIGELT, C., JUNGHANNS, M., ANEZIRIS, C.G., MARTIN, U., KRÜGER, L. and BIERMANN, H., 2012. Cyclic deformation of powder metallurgy stainless steel/Mg-PSZ composite materials. Steel Research International, 83(6), pp. 554-564. HUBÁLKOVÁ, J.; VOIGT, C.; EMMEL, M.; ANEZIRIS, C.G.: X-ray Microtomography of Ceramic Foam Filters for Molten Metal Filtration. Proceedings CELLMAT 2012, 07.-09.11.2012, Dresden. (ISBN: 978-3-00-039965-7) MARTIN, S., BEREK, H., ANEZIRIS, C.G., MARTIN, U. and RAFAJA, D., 2012. Pitfalls of local and quantitative phase analysis in partially stabilized zirconia. Journal of Applied Crystallography, 45(6), pp. 1136-1144. MARTIN, S., BEREK, H., ANEZIRIS, C.G., MARTIN, U., and RAFAJA, D., 2012. Pitfalls of phase determination of Mg-PSZ using XRD and EBSD, Journal of Applied Crystallography, accepted, 2012. MARTIN, S., RICHTER, S., POKLAD, A., BEREK, H., DECKER, S., MARTIN, U., KRÜGER, L., and RAFAJA, D., 2012. Orientation relationships between phases arising during compression testing in ZrO2-TRIP-steel composites. Journal of Alloys and Compounds, vol. doi:10.1016/j.jallcom.2012.02.014, 2012. MICHEN, B., MEDER, F., RUST, A., FRITSCH, J., ANEZIRIS, C. and GRAULE, T., 2012. Virus removal in ceramic depth filters based on diatomaceous earth. Environmental Science and Technology, 46(2), pp. 1173-1177. ROUNGOS, V. and ANEZIRIS, C.G., 2012. Improved thermal shock performance of Al2O3-C refractories due to nanoscaled additives. Ceramics International, 38(2), pp. 919-927. ROUNGOS, V., ANEZIRIS, C.G. and BEREK, H., 2012. Novel Al2O3-C refractories with less residual carbon due to nanoscaled additives for continuous steel casting applications. Advanced Engineering Materials, 14(4), pp. 255-264. ROUNGOS, V., ANEZIRIS, C.G., BEREK, H., SKIERA, E., and THOMSER, C., 2012. Advances of Nanoscaled Additives on the Thermo-mechanical Performance of Al2O3-C and MgO-C Refractories. refractories WORLDFORUM, 4, pp. 91-104. SCHAFFÖNER, S. and ANEZIRIS, C.G., 2012. Pressure slip casting of coarse grain oxide ceramics. Ceramics International, 38(1), pp. 417-422.

SCHAFFÖNER, S., ANEZIRIS, C.G., Novel processing of refractories, in Proceedings of the Sixth International Symposium on Refractories, 2012, Zhengzhou, China

SCHLEGEL, E.; LÜBKE, J.; TRILLHOSE, A.; BORN, M. (Hrsg.), 2012. 50 Jahre Diplom -Fachrichtungen 1957 bis 1962. SAXONIA Standortentwicklung- und –verwaltungsgesellschaft. SCHLENTHER, E., ANEZIRIS, C.G., GRAULE, T. and KUEBLER, J., 2012. Influence of microstructural features on the impact toughness of infiltrated Al2O3. Materials Science and Engineering A, 556, pp. 751-757.

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SCHMID, E., WÜRZNER, S., FUNKE, C., BEHM, T., HELBIG, R., PÄTZOLD, O., BEREK, H., and STELTER, M., 2012. The correlation between spatial alignment of dislocations, grain orientation, and grain boundaries in multicrystalline silicon Cryst. Res. Technol.,47, pp. 229-239. SKIERA, E., MALZBENDER, J., MÖNCH, J., DUDCZIG, S., ANEZIRIS, C.G. and STEINBRECH, R.W., 2012. Controlled crack propagation experiments with a novel alumina-based refractory. Advanced Engineering Materials, 14(4), pp. 248-254. STEIN, V., ANEZIRIS, C.G., GUÉGUEN, E. and HILL, K., 2012. A prospective way to reduce emissions in secondary steel making metallurgy by application of functionalized doloma carbon refractories. International Journal of Applied Ceramic Technology, 9(3), pp. 615-624. STREHLER, C., EHRLE, B., WEINREICH, A., KAISER, B., GRAULE, T., ANEZIRIS, C.G. and KUEBLER, J., 2012. Lifetime and wear behavior of near net shaped Si 3N 4/SiC wood cutting tools. International Journal of Applied Ceramic Technology, 9(2), pp. 280-290. VAN GARDEREN, N., CLEMENS, F.J., ANEZIRIS, C.G. and GRAULE, T., 2012. Improved γ-alumina support based pseudo-boehmite shaped by micro-extrusion process for oxygen carrier support application. Ceramics International, 38(7), pp. 5481-5492. VAN GARDEREN, N., CLEMENS, F.J., KAUFMANN, J., URBANEK, M., BINKOWSKI, M., GRAULE, T. and ANEZIRIS, C.G., 2012. Pore analyses of highly porous diatomite and clay based materials for fluidized bed reactors. Microporous and Mesoporous Materials, 151, pp. 255-263. VOIGT, C., JÄCKEL, E., ANEZIRIS, C.G. and HUBÁLKOVÁ, J., 2012. Investigations of reticulated porous alumina foam ceramics based on different coating techniques with the aid of μCT and statistical characteristics. Ceramics International, Article in Press. DOI: 10.1016/j.ceramint.2012.09.001. A. WEIDNER, H. BEREK, C. G. ANEZIRIS, and H. BIERMANN, "Martensitic phase transformations in composites of TRIP-steel and zirconia particles," in Proceedings ESOMAT 2012, Saint Petersburg, 2012. WEIGELT, C., ANEZIRIS, C.G., BEREK, H., EHINGER, D. and MARTIN, U., 2012. Martensitic phase transformation in TRIP-Steel/Mg-PSZ honeycomb composite materials on mechanical load. Advanced Engineering Materials, 14(1-2), pp. 53-60. WEIGELT, C., ANEZIRIS, C.G., WENZEL, C., BEREK, H. and HASTEROK, M., 2012. Zirconia toughened metal matrix composites for high load lightweight structures. Keramische Zeitschrift, 64(2), pp. 115-119. WILKENS-HEINECKE, J., DE HAZAN, Y., POPULOH, S., ANEZIRIS, C.G. and GRAULE, T., 2012. Fabrication and characterisation of cellular alumina articles produced via radiation curable dispersions. Journal of the European Ceramic Society, 32(10), pp. 2173-2185.

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3.1.2. Vorträge und Poster

ANEZIRIS, C.G.; SCHLEGEL, E.: Prozessinnovation und Energieeinsparung in der Zement- und Sekundärbrennstoff verwertenden Industrie durch den Einsatz von alkalikorrosionsbeständigen Schichten und Komponenten, PEHA, Branchen-Dialog „Nanotechnologie und neue Materialien für mehr Ressourceneffizienz“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, 06.12.2012, Berlin BRACHHOLD, N.; ANEZIRIS, C.G.: Alkali Aluminosilicates for High Temperature Applications in Alkali Corrosive Environments, 10th CMCee, 20.-23.5.2012, Dresden. BRACHHOLD, N.; ANEZIRIS, C.G.; SCHLEGEL, E.: Synthese von alkalialumosilikatbasierten Materialien, DKG-Jahrestagung, 05.-07.03.2012, Nürnberg. EMMEL, M.; ANEZIRIS, C.G.; STOLLE, A.: Multifunktionale kohlenstoffgebundene Filter für die Metallschmelzefiltration. Werkstofftechnisches Kolloquium, 20.-21.09.2012, Chemnitz. EMMEL, M.; ANEZIRIS, C.G.: Carbon bonded filter materials. Sao Carlos Advanced School on Materials Science and Engineering, 25.-31.03.2012, Sao Carlos, Brasilien. GEHRE, P.; VERES, D.; ANEZIRIS, C.G.: Magnesiumaluminat-haltige Keramiken für den Einsatz in Flugstromvergasungsanlagen. DKG-Jahrestagung, 07.03.2012, Nürnberg GEHRE, P.; VERES, D.; ANEZIRIS, C.G.: Spinel-containing ceramics in energy applications in a new gasifier type. 10th CMCee, 22.05.2012, Dresden GEHRE, P.; ANEZIRIS, C.G.: Possible design of chrome oxide free refractory castables for gasification processes. 55th International Colloquium on Refractories, 19.09.2012, Aachen GEHRE, P.; ANEZIRIS, C.G.: Ressourcenschonendes Auskleidungsmaterial für Verbrennungs- und Vergasungsanlagen. 44. Kraftwerkstechnisches Kolloquium, 23.10.2012, Dresden GEHRE, P.; KLINGER, M.: Entwicklung von Oxidkeramiken und Untersuchung des Benetzungsverhaltens gegenüber Kohleschlacke unter reduzierender Atmosphäre. DER-Tag 2012, 20.11.2012, Freiberg. GEHRE, P.; KLINGER; M.; ANEZIRIS, C.G.: Neue Werkstoffe für Vergasungsanlagen – Entwicklung und Korrosionsverhalten. 3. Freiberger Feuerfestforum, 07.12.2012, Freiberg GERLACH, N.; ANEZIRIS, C.G.; LANGE, F.: Herstellung von keramischen Hitzeschilden für stationäre Gasturbinen mittels Druckschlickerguss. DKG-Jahrestagung, 07.03.2012, Nürnberg HAMPEL, M.; GEHRE, P.; SCHEMMEL, T.; ANEZIRIS, C.G.: Magnesia-carbon refractories for the lining of gasification chambers: technical capabilities and limitations. 5th International Freiberg Conference on IGCC & XtL Technologies, 21.-24. Mai 2012, Leipzig HUBÁLKOVÁ, J.; VOIGT, C.; EMMEL, M.; ANEZIRIS, C.G.: X-ray Microtomography of Ceramic Foam Filters for Molten Metal Filtration. CELLMAT 2012, 07.-09.11.2012, Dresden. LUDWIG, S.; ROUNGOS, V.; ANEZIRIS C.G.: Einfluss von Grafit und nanoskaligen Additiven auf die Porenstruktur und Eigenschaften von selbstglasierenden Al2O3-C-Bauteilen. 3. Freiberger Feuerfestforum, 07.12.2012, Freiberg ROUNGOS, V.; LUDWIG, S.; ANEZIRIS, C.G.: Influence of graphite and nano-additives on the porous structure and the properties of self-glazing Al2O3–C refractories. 55. Feuerfest-Kolloqium Aachen, 19. – 20.09.2012, Aachen

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SCHAFFÖNER, S.; ANEZIRIS, C.G.: Pressure slip casting of calcium containing coarse grain oxide ceramics, 36th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites (ICACC'12), 22.-27. 01. 2012, Daytona Beach, USA SCHAFFÖNER, S.; ANEZIRIS, C.G.: Pressure slip casting of coarse grain oxide ceramics - A novel forming technique for refractories, 1st São Carlos Advanced School on Materials Science & Engineering (SanCAS-MSE), 25.-31. 03. 2012, Sao Carlos, Brasilien SCHAFFÖNER, S.; ANEZIRIS, C.G.: Druckschlickerguss grobkörniger, calciumreicher Oxidkeramik, Jahrestagung der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG) 2012, 07.03.2012, Nürnberg, SCHAFFÖNER, S.; ANEZIRIS, C.G.: BOHNE, G.; GEHRE, P.; LI, M.L.: Flame spraying of ceramic oxide coatings in the system CaO-ZrO2-TiO2 for refractory applications, MSE 2012, 25.-27. 09. 2012, Darmstadt SCHAFFÖNER, S.; ANEZIRIS, C.G.: Novel processing of refractories, Sixth International symposium on refractories, 18.-21. 10. 2012, Zhengzhou, China SCHLEGEL, E: Hochtemperatur-Wärmedämmstoffe auf der Basis von Calciumaluminaten, 21. FOGI-Seminar der Forschungsgemeinschaft Industrieofenbau „Feuerfest-Materialien und deren Anwendung im Industrieofen-bau“, 20./21.03.2012, Duisburg SCHLEGEL, E.: Die Entwicklung der Bergakademie in den letzten 40 Jahren, Treffen der Absolventen der Sillkattechnik, Jahrgang 1972, 02.06.2012, Freiberg SCHLEGEL, E.: Das Wirken von Dr. Johannes Liebermann, Rede anlässlich seines 75. Geburtstages, 17.06.2012, Bad Staffelstein SCHLEGEL, E.: Calciumsilicate und -aluminate – Kooperation zwischen Industrie und Wissenschaft, Festrede anlässlich der Jubiläumsveranstaltung 100 Jahre Hölscher GmbH, 13.07.2012, Paderborn-Sennelager SCHLEGEL, E.: Die Bergakademie Freiberg im Wandel der gesellschaftlichen Systeme, Treffen der Absolventen der Silikathüttenkunde, Jahrgang 1967, 23.09.2012, Freiberg SCHLEGEL, E.: Unsere Studienzeit von 1957 bis 1962 an der Bergakademie Freiberg, Rede anlässlich der Festveranstaltung „50 Jahre Diplom“, 01.10.2012, Freiberg SCHLEGEL, E.: Feuerfest-Forschung an der TU Bergakademie Freiberg – Spezialfall Alkalikorrosion, Landesverband Sächsischer Bauinnungen, Sächsischer Baugewerbeverband e. V., Fachtagung Landesfach-gruppe Feuerungs- und Schornsteinbau, 11.10.2012, Dresden-Kaditz SCHLEGEL, E.: Unsere Festveranstaltung „50 Jahre Diplom“, Auswertung und Abschlusssitzung, 25.10.2012, Freiberg SCHLEGEL, E.: Die Bergakademie von 1987 bis 2012. Treffen der Absolventen der Silikattechnik, Jahrgang 1987, „25 Jahre Diplom“, 10.11.2012, Freiberg SIEBER, T.; MÜHLICH, U.; KUNA, M.; HASTEROK, M.; BALLASCHK, U.; BALLANI, F.: Statistical and Geometrical Characterization of Ceramic Foam Structures for MMCs based on CT Investigations, CELLMAT 2012, 07.-09.11.2012, Dresden VOIGT.C.; ANEZIRIS, C.G.: Optimierung der Herstellung von Schaumkeramikfiltern aus Al2O3, Werkstofftechnisches Kolloquium, 20.-21.09.2012, Chemnitz WEIGELT, C.: Schülerlabor „Science meets school –Technologien in Freiberg“ Sonderforschungsbereich 799. 7. Jahrestagung der Schülerlabore, 18. bis 20. März 2012, Chemnitz

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3.1.3. Erteilte Patente

SCHLEGEL, E.; HÖLSCHER, T.; HÖLSCHER, K.; SCHNEIDER, H.-J.: Alkaliresistenter Erdalkali-Aluminium-Wärmedämmstoff, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung. Anmeldung Nr./ EU-Patent-Nr. 10805579.9 – 1213 PCT/DE2010001364; Anmeldetag: 24.11.10; Priorität: DE/26.11.09/ DEA 102009055723 3.1.4. Patentanmeldungen

MORITZ, K.; ANEZIRIS, C.G.; WENZEL, C.; GERLACH, N.: Druckschlickergießverfahren für deagglomerierte Schlicker auf der Basis keramischer, metallokeramischer oder metallischer Pulver mit Teilchengrößen im Bereich von 20 nm bis 50 µm. Aktenzeichen 10 2011 117 764.0, Anmeldetag: 07.11.2011. ANEZIRIS, C.G.; WENZEL, C.; BIERMANN, C.: Anorganischer, Metall enthaltender, Werkstoff in einer bestimmten, zuvor in einer Papierstruktur abgebildeten Form und Verfahren zu seiner Herstellung. Aktenzeichen 10 2012 009 374.8, Anmeldetag: 27.04.2012 ANEZIRIS, C.G.; GEHRE, P.; MEYER, B.: Verwendung eines oxidkeramischen Werkstoffes aus CaZrO3 als Auskleidungsmaterial für Vergasungsanlagen. Aktenzeichen 10 2012 003 478.4, Anmeldetag: 21.02.2012. ANEZIRIS, C.G.; GEHRE, P.; SCHAFFÖNER, S.: Thermoschock- und korrosionsbeständiger Keramikwerkstoff auf der Basis von Calciumzirkonat und Verfahren zu seiner Herstellung. Aktenzeichen 10 2012 003 483.0, Anmeldetag: 21.02.2012. GERLACH, N.; ANEZIRIS, C.G.; WENZEL, C.: Bindersystem für Gieß- und Presstechnologien und für die bildsame Formgebung. Aktenzeichen 10 2012 017 822.0, Anmeldetag: 08.09.2012

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3.2. Forschungsprojekte

3.2.1. Abgeschlossene Forschungsprojekte

Phasenumwandlungsfähige ZrO2-haltige Makrostrukturen für die Herstellung von Keramik-Stahlverbundwerkstoffen durch Infiltration Teilprojekt A1 (SFB 799 „TRIP-Matrix-Composite“)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Wenzel /

Dipl.-Ing. M. Hasterok Laufzeit: 07/2008 – 12/2012 (1. Förderperiode) Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 799 „TRIP-Matrix-Composite“

Motivation

Ziel des ersten Abschnitts des Teilprojekts A1 war die Entwicklung keramischer Formkörper mit speziellen Makrostrukturen als Grundlage für neuartige Verbundwerkstoffe, die die mechanischen Vorteile des TRIP-Stahles mit der Umwandlungsverstärkung von MgO-teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid kombinieren und sich insbesondere durch hohe Festigkeit, Zähigkeit und Schwingungsdämpfung auszeichnen. Die Herstellung dieser Verbundwerkstoffe soll anschließend über eine erzwungene Stahlschmelzeinfiltration oder/und eine grenzflächenaktivierte Infiltration dieser Keramikkörper erfolgen.

Zusammenfassung der Ergebnisse

In der ersten Förderperiode wurden poröse keramische Formkörper mit speziellen Mikro- und Makrostrukturen als Grundlage für neuartige Verbundwerkstoffe erforscht. Die Herstellung erfolgte über das Schwartzwalder-Verfahren bzw. über die bildsame Formgebung. Als keramische Makrostrukturen dienten Schaumkeramikfilter, Wabenkörper sowie Voll- und Hohlspaghetti-Strukturen. Technologische Schwerpunkte waren die Optimierung des Sprühprozesses, die Masseentwicklung für die Extrusion und die Untersuchung des Benetzungsverhaltens Stahlschmelze / Keramik. Die keramischen Formkörper wurden anschließend am Gießerei-Institut mit Stahl infiltriert.

Kalte bildsame Formgebung sowie kaltes Fügen von Keramikpartikel-Stahl-Sinterwerkstoffen Teilprojekt A5 (SFB 799 „TRIP-Matrix-Composite“) 

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. C. Weigelt Laufzeit: 07/2008 – 12/2012 (1. Förderperiode) Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 799 „TRIP-Matrix-Composite“

Motivation Inhalt des Teilprojekts A5 war die Entwicklung eines neuartigen Verbundwerkstoffes aus TRIP-Stahl und MgO-teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid, der die mechanischen Vorteile des TRIP-Stahles mit der Umwandlungsverstärkung der ZrO2-Keramik kombiniert, im Kaltzustand aus einer bildsamen Masse durch Extrudieren zu komplizierten Bauteilgeometrien geformt und anschließend gesintert werden kann. Neben den verarbeitungstechnischen Vorteilen werden hervorragende Materialeigenschaften wie gute Dehnbarkeit, Festigkeit und Verfestigung sowie hohe Energieabsorption bei einem sehr geringen Bauteilgewicht erwartet.

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Zusammenfassung der Ergebnisse

In der ersten Förderperiode erfolgten grundlegende Untersuchungen zur pulvermetallurgischen Herstellung von TRIP-Matrix-Compositen mit Keramikpartikelverstärkung. Die technologischen Schritte Masseentwicklung, Entbinderung und Sinterung wurden systematisch entwickelt. Der Einfluss von Magnesiumoxid, Mangan, Spinellen, Titan und Titanoxid auf Gefügeentwicklung und Phasenzusammensetzung wurde untersucht.

2D und 3D in-situ-Charakterisierung von Verformung und Schädigung Teilprojekt B5 (SFB 799 „TRIP-Matrix-Composite“)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr. rer. nat. H. Berek / Laufzeit: 07/2008 – 12/2012 (1. Förderperiode) Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 799 „TRIP-Matrix-Composite“

Motivation Im Teilprojekt B5 sollten die Verbundwerkstoffe direkt bildgebend charakterisiert werden. Im REM wurde die Probenoberfläche in 2D unter quasi-statischer und unter zyklischer Beanspruchung untersucht. Damit können die Dehnungsfelder und die Schädigungsmechanismen direkt unter Last ermittelt werden. Durch 3D-Untersuchungen im Computertomographen sollte auch das Innere der Verbundwerkstoffe charakterisiert werden. Besondere Relevanz hatten in-situ-Verformungsversuche im CT. Somit kann direkt auf die Einflüsse der Morphologie der Keramik, der Herstellungsroute und der Eigenschaften der Grenzflächen geschlossen werden.

Zusammenfassung der Ergebnisse

Die im ersten Förderzeitraum durchgeführten 2D und 3D in situ-Untersuchungen zur Charakterisierung von Verformung und Schädigung umfassen eine breite Palette an Materialien, Verformungsparametern und Methoden, die wesentlich zur Aufklärung der Verformungsmechanismen in der Stahlmatrix und in den Verbundwerkstoffen unter statischer und zyklischer Belastung beigetragen haben. Ein Schwerpunkt der Arbeiten am IKGB war die Entwicklung, der Aufbau und der Einsatz einer in situ-Druckverformungsapparatur für den Computertomographen. Es wurden sowohl pulvermetallurgisch hergestellte Schäume als auch Waben hinsichtlich ihres Verformungsverhaltens charakterisiert. Ein wesentliches Ergebnis der ersten Förderperiode war außerdem der Nachweis der kombinierten martensitischen Phasenumwandlung in der Stahl-Matrix und in der ZrO2-Keramik durch EBSD-Untersuchungen. Die Ergebnisse waren von grundlegender Bedeutung für weitere Untersuchungen in den Teilprojekten des Projektbereiches B – Werkstoffcharakterisierung.

ZrO2-, TiO2- und/oder SiO2-Dotierungen für feuerfeste Anwendungen (SPP 1418 / 1. Projektbereich: Werkstoffe – DFG-Vorhaben AN 322/15-1)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris /

Dipl.-Ing. S. Dudczig / Dr. K. Moritz Laufzeit: 03/2009 – 02/2012 (1. Förderperiode) Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Motivation

Im Fokus dieses Teilprojekts des SPP 1418 stand die Entwicklung kohlenstofffreier thermoschockbeständiger Werkstoffe für Schlüsselbauteile im Stahlbereich. Durch Einbau spezieller keramischer „Federelement“-Phasen sollten neue aluminiumoxidreiche Materialien mit Zusätzen von ZrO2 und TiO2 (AZT) bzw. ZrO2, TiO2 und SiO2 (AZTS) erforscht werden, die sich durch kleine E-Moduln und ein weitgehend lineares Dehnungsverhalten auszeichnen. Im Ergebnis ist eine hervorragende Thermoschockbeständigkeit dieser neu entwickelten

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Materialien zu erwarten. Es wurden feinkörnige (max. Korn 20 µm) bis hin zu grobkörnigen (max. Korn 3 mm) Rezepturen über die Gießformgebung (Schlickerguss) verarbeitet. Der Einfluss von Korngröße, Glasphasen-gehalt sowie Phasenentwicklung auf das Thermoschock- und das Schwindungsverhalten sowie weitere Kennwerte wie Wärmedehnung, Druckerweichen und Heißbiegefestigkeiten waren Schwerpunkte der Untersuchungen. Aus der Gegenüberstellung der SiO2-freien (AZT) und der mullithaltigen (AZTS) feuerfesten Werkstoffe waren Rückschlüsse für deren Applikation abzuleiten. Zusammenfassung der Ergebnisse: Die im Rahmen des Projektes entwickelte AZT-Keramik, hergestellt aus 95 Ma.-% Al2O3-Pulver mit einer Teilchengröße < 20 µm, 2,5 Ma.-% ZrO2- und 2,5 Ma.-% TiO2-Pulver und gesintert bei 1650 °C, zeigte eine hohe Beständigkeit gegenüber Thermoschock durch Abschrecken von 950 °C bzw. 1200 °C. Die Biegebruchfestigkeiten dieser Keramik nach Abschrecken von 1200 °C waren sogar höher als die Ausgangsfestigkeiten, sowohl nach einem als auch nach fünf Abschreckzyklen. Das Thermoschockverhalten konnte auf der Grundlage von Phasen- und Gefügeuntersuchungen mittels Röntgenbeugung, raster-elektronenmikroskopischer Aufnahmen mit Elementanalyse durch energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) sowie Elektronenrückstreubeugung (EBSD) erklärt werden. Während der Sinterung bildete sich zwischen den Al2O3-Körnern Aluminiumtitanat (Al2TiO5), welches sich in den Abschreckversuchen partiell wieder zersetzte. Diese Al2TiO5-Zersetzung, verbunden mit einer Volumenschwindung, schien einen wesentlichen Beitrag zu der hohen Thermoschockbeständigkeit der AZT-Keramik beim Abschrecken zu leisten. Durch Temperaturbehandlung bei 1400 °C nach dem Thermoschock konnte eine Selbstheilung des Materials durch erneute Al2TiO5-Bildung erzielt werden. Das neue AZT-Material war durch einen verbesserten Thermoschockparameter R‘‘‘‘ gegenüber reiner Aluminiumoxidkeramik gekennzeichnet. Die zusätzliche Zugabe von SiO2 führte dagegen zu keiner Verbesserung des Thermoschockverhaltens.

Einsatz von Nanopartikeln zur Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes in kohlenstoffgebundenen Feuerfesterzeugnissen (SPP 1418 / 1. Projektbereich: Werkstoffe – DFG-Vorhaben AN 322/16-1)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / M. Sc. V. Roungos Laufzeit: 03/2009 – 02/2012 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Motivation

Im Rahmen des SPP 1418 sollten Grundlagen für eine völlig neue Generation feuerfester Werkstoffe geschaffen werden, die an die Stelle der bisher üblichen kohlenstoffhaltigen Materialien treten. Kohlenstoffarme bzw. -freie Feuerfestwerkstoffe sollen dazu beitragen, den Kohlendioxidausstoß weltweit deutlich zu senken und durch verbesserte Wärmedämmung erhebliche Energieeinsparungen zu erzielen. Darüber hinaus können metallurgische Prozesse durch eine kohlenstofffreie „Clean-Steel-Technologie“ revolutioniert werden. Bei einem Verzicht auf Kohlenstoff müssen für eine ausreichende Thermoschockbeständigkeit grundlegende werkstoff- und verfahrenstechnische Konzepte in der Mikrostruktur- (Werkstoffdesign) und Makrostrukturentwicklung (Werkstoffverbund) erarbeitet werden. In diesem Teilprojekt wurde die Wirkung nanoskaliger Zusätze auf die Temperaturwechselbeständigkeit kohlenstoffgebundener Erzeugnisse untersucht. Dabei kamen Nanopulver aus Aluminiumoxid (Al2O3), Magnesiumaluminatspinell (MgAl2O4) und Kohlenstoff-Nanoröhrchen zum Einsatz. Ziel war die Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes sowohl bei Erzeugnissen mit ca. 10 Masseprozent Kohlenstoff (z. B. MgO-C-Konvertersteine) als auch bei Funktionsbauteilen mit ca. 30 Masseprozent Kohlenstoff (z.B. Al2O3-C-Tauchausgussbauteile).

Zusammenfassung der Ergebnisse: Im Teilprojekt “Einsatz von Nanopartikeln zur Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes in kohlenstoffgebundenen Feuerfesterzeugnissen“ wurde der Einfluss nanoskaliger Additive auf die Bindematrix kohlenstoffgebundener Feuerfestwerkstoffe untersucht. Ziel war die Verbesserung der Ankopplung der oxidischen Bestandteile an die Kohlenstoffbindematrix. Hierdurch sollte der eingesetzte Primärkohlenstoffgehalt in Form von Graphit gesenkt

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werden unter Beibehaltung bzw. Verbesserung der thermomechanischen Eigenschaften. Dabei wurden Nanopulver aus Magnesiumaluminatspinell (MgAl2O4), Aluminiumoxid (Al2O3) mit unterschiedlichen Primärpartikelgrößen und –formen sowie Kohlenstoffnanoröhren (CNT’s), entweder einzeln oder in Kombinationen eingesetzt. Es wurden verschiedene kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse (Al2O3-C und MgO-C) hinsichtlich des Einflusses dieser nanoskaligen Additive auf die Mikrostruktur sowie auf die physikalischen, mechanischen und thermo-mechanischen Eigenschaften untersucht. Allgemein lässt sich feststellen, dass eine Steigerung sowohl der Kaltbiegefestigkeit als auch der Heißbiegefestigkeit gegenüber den Referenz-Versätzen durch die Zugabe der nanoskaligen Additive erreicht werden konnte. Weiterhin konnte die Temperaturwechselbeständigkeit im Vergleich zu den Referenzen in der Regel verbessert werden, was durch die niedrigeren prozentualen Festigkeitsverluste nach der Thermoschockbehandlung zum Ausdruck kommt. Eine Ursache für das stark verbesserte Thermoschockverhalten liegt in der in-situ Bildung von Fasern (Whiskern), deren Länge, Menge, Durchmesser, Kristallinität und Verteilung innerhalb der Bindematrix in Abhängigkeit von der Zusammensetzung variierten. Die Zugabe von nanoskaligem Magnesiumaluminat-Spinell führte insgesamt zu den besten Ergebnissen. Nanoskalige Aluminiumoxid-Plättchen erhöhten die Festigkeit am stärksten, was sich jedoch negativ auf die Temperaturwechselbeständigkeit auswirkte. Im Weiteren konnten die Eigenschaften nochmals durch Zugabe von Kombinationen von Additiven verbessert werden, wobei insbesondere die Kombination von Kohlenstoffnanoröhren und Aluminiumoxid-Plättchen mit ihren sehr guten Thermoschockeigenschaften hervortrat. Bruchflächen der verkokten Proben wurden im Rahmen der Arbeit mittels EBSD (Rückstreuelektronenbeugung) untersucht. Als herausragendes Merkmal wurde in Proben mit CNT‘s in Kombination mit Aluminiumoxid-Plättchen die neue Phase Al3CON bereits nach einer Verkokung bei 1000 °C nachgewiesen. Es wird vermutet, dass diese neue Phase als Bindeglied zwischen Kohlenstoff und dem Hauptoxid (Al2O3) fungiert und somit eine Ankopplung des Hauptoxids an die Kohlenstoffmatrix bewirkt.

Koordinierungsaufgaben im Schwerpunktprogramm SPP 1418 „FIRE - Feuerfest-Initiative zur Reduzierung von Emissionen“ (SPP 1418 - DFG-Vorhaben AN 322/17-1)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. U. Fischer /

Dipl.-Ing. Nora Brachhold Laufzeit: 03/2009 – 02/2012 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Motivation

Das Projekt umfasste die Koordinierung des Schwerpunktprogramms SPP 1418. Aufgrund der Breite und anspruchsvollen Zielsetzung des Programms war die fokussierte Zusammenarbeit von Wissenschaftlern untereinander und die Einbindung der Industrie erforderlich. Durch regelmäßige Arbeitstreffen und Workshops sollte die Interdisziplinarität des SPP gefördert werden. Einbezogen werden sollten auch international führende Arbeitsgruppen, um ein internationales Netzwerk in einem innovativen Forschungsbereich aufzubauen.

Zusammenfassung der Ergebnisse:

In der ersten Phase des Schwerpunktprogramms 1418 wurden durch das Koordinierungsprojekt verschiedene Veranstaltungen angeboten, um die Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Wissenschaftlern zu unterstützen. So sind die Auftaktveranstaltung 2009, die Herbstschule 2010 sowie das Freiberger Feuerfestforum 2010 und 2011 zu nennen. Sie boten die Möglichkeit zum intensiven Austausch untereinander sowie den Kontakt zu internationalen Wissenschaftlern und Anwendern aus der Industrie.

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Werkstoff- und Prozessevaluierung von Feuerfestsystemen in einem Stahlgusssimulator (SPP 1418 / 4. Projektbereich: Prüftechnik –DFG-Vorhaben AN 322/18-1)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Dudczig /

Dipl.-Ing. (BA) R. Fricke Laufzeit: 03/2009 – 02/2012 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Motivation

Die Erforschung von Clean-Steel-Technologie-tauglichen Feuerfestwerkstoffen mit reduziertem Kohlenstoff-gehalt bzw. kohlenstofffrei ist eines der Ziele des SPP 1418 “FIRE“ und stand im Mittelpunkt dieses Forschungsvorhabens. Dabei wurden grundlegende werkstoff- und verfahrenstechnische Konzepte unter Einsatz von Hochleistungsprüfmethoden und Modellierungsansätzen erarbeitet. Erstmalig kam ein Stahlgusssimulator mit kontrollierter Atmosphäre (Schutzgas, Vakuum) sowohl bei der Metallaufbereitung als auch beim Gießen zum Einsatz, der wesentliche Anforderungen an Feuerfestsysteme im kontinuierlichen Stahlstrangguss realitätsnah abbildet. In dem Stahlgusssimulator wurden die Wechselwirkungen zwischen Stahl, Schlacke, oxidischen Partikeln und Feuerfestsystemen erforscht. Zur Werkstoffevaluierung wurden das Thermoschock-, Korrosions- und Erosionsverhalten unter realitätsnahen Bedingungen untersucht. Die Evaluierung des Clogging-Prozesses von hochreinen, aluminium-beruhigten Stählen wurde über das Verhältnis von theoretischem Stahlmassenstrom zu tatsächlichem Stahlmassenstrom je Düse durchgeführt. Da mehrere Düsen simultan beansprucht werden, konnten eine statistische Ergebnisauswertung und Vergleiche zu Referenzwerkstoffen überhaupt erst zum Tragen kommen.

Zusammenfassung der Ergebnisse:

Der im Rahmen des DFG-Antrags AN 322/19-1 geplante Stahlgusssimulator wurde während der 1. Phase des SPP 1418 abschließend konzipiert, gebaut und im Oktober 2010 übergeben. Damit existiert erstmalig ein Prüfgerät mit kontrollierbarer Atmosphäre (Schutzgas), das realitätsnah die Einsatzbedingungen im kontinuierlichen Strangguss für Feuerfestsysteme simuliert. Die Anlage besteht aus einer induktiven Schmelzeinheit, einem Verteilersystem mit Mehrfachdüsen und Kokillen, die jeweils an eine Waage gekoppelt sind, um den Stahlmassestrom pro Düse erfassen zu können. In der Schmelzeinheit und im Verteilersystem ist die Erfassung der Schmelzentemperatur jeweils mittels eines Pyrometers möglich. Zusätzlich befindet sich an der Schmelzeinheit ein Revolver mit Untersuchungsapparaturen (Messung des Sauerstoffgehalts und der Temperatur in der Schmelze, Gerät zur Durchführung von Fingertests durch Eintauchen von Testmaterial in die Stahlschmelze, Sichtfenster für Probenentnahme). Nach der Inbetriebnahme des Stahlgusssimulators wurde die sichere Handhabung der Anlage erarbeitet. Es zeigte sich, dass der anfänglich gewählte Verteilertiegel auf Kohlenstoffbasis aufgrund der starken Löslichkeit von Kohlenstoff in Stahlschmelze nicht in direktem Kontakt zur Stahlschmelze genutzt werden kann. Bezüglich der Suche nach einem geeigneten Material wurden umfangreiche Versuche durchgeführt. So führte eine Beschichtung des C-Tiegels mit Aluminiumoxid mittels Flammspritzen zwar zu positiven Ergebnissen, aber bei der kleinsten Beschädigung dieser Schicht wurde der Tiegel erheblich durch die Schmelze beschädigt. Schließlich wurde eine Feuerbetonzusammensetzung auf der Basis von Al2O3-SiO2 gefunden, die für die extremen Temperaturunterschiede geeignet ist. Dieser Tiegel wurde in den nun nur noch als Heizung fungierenden C-Tiegel eingepasst. Weiterhin wurde ein Düse-Adapter-System auf Basis eines schwindungsfreien Feuerbetonversatzes entwickelt, welches die Möglichkeit bietet, Materialien in Düsenform sicher und reproduzierbar zu testen. Letztendlich wurde Versuche mit schlickergegossenen AZT-Düsen (Al2O3-Keramik mit TiO2- und ZrO2-Zusätzen) durchgeführt. Die Düsen wurden in den Adapter eingebaut und auf 1000 °C vorgeheizt. Es wurde in der Schmelzeinheit eine Stahlschmelze hergestellt, die eine Temperatur von ca. 1600 °C aufwies. Über das Verteilergefäß wurden die AZT-Düsen mit der Stahlschmelze belastet und somit einer Thermoschockbelastung von 600 K ausgesetzt. Die Düsen wurden vor und nach dem Gießprozess mit Hilfe der Computertomographie untersucht. Es konnten keine Veränderungen im Sinne von Rissen oder Auflösungserscheinungen am Material, insbesondere nicht im Kontaktbereich mit dem Stahl, festgestellt werden.

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PEHA-„Prozessinnovation und Energieeinsparung in der Zement- und Sekundärbrennstoff verwertenden Industrie durch den Einsatz von alkalikorrosionsbeständigen Schichten und Komponenten“ (Förderkennzeichen: 03X3527E)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Prof. Dr.-Ing. habil. E. Schlegel / Dipl.-Ing. N. Brachhold Laufzeit: 04/2009 – 03/2012 Partner: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

IKTS, Dresden Calsitherm Verwaltungs GmbH, Bad Lippspringe Refratechnik Cement GmbH, Göttingen Lafarge Zement Karsdorf GmbH, Karsdorf Schöler + Bolte, Witten

Motivation

Die Alkalibelastung in Hochtemperaturanlagen stellt die Feuerfestauskleidung vor hohe Herausforderungen. Einerseits besteht die Gefahr, dass die Alkaliverbindungen zu niedrigviskosen Schmelzen aufgrund von tiefschmelzenden Eutektika führen. Andererseits kann es zur Neubildung von Phasen im Feuerfestmaterial kommen, die i. d. R. geringere Dichten aufweisen und zu Abplatzungen führen. In der Zementindustrie sind die Probleme besonders groß, da häufig sogenannte Sekundärbrennstoffe eingesetzt werden, die höhere Anteile an Alkaliverbindungen aufweisen. Außerdem bilden sich in den Aggregaten Stoff- und Energiekreisläufe aus, die zu einer Anreicherung von Alkalien in der Ofenatmosphäre führen und die Korrosion verstärken. Im Rahmen des Projektes sollten neue Ansätze verfolgt werden, um neuartige Werkstoffe für Hochtemperatur-anwendungen unter Alkalibelastung zu entwickeln.

Zusammenfassung der Ergebnisse

Im Rahmen des Projektes wurden Werkstoffe auf Basis von Tonerde- und Feldspatmaterialien entwickelt. Es wurden die Parameter zur Stoffsynthese untersucht und verschiedene Formgebungsverfahren erprobt, um die Werkstoffe in Bauteile zu überführen. Die Materialien wurden auf Alkalikorrosion getestet und im Labormaßstab in Langzeitversuchen im Gradientenofen industrienah erprobt. Dabei wurden ebenfalls die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Komponenten im Wärmedämmsystem betrachtet. Vielversprechende Werkstoff-varianten wurden dann im Zementofen eines der Industriepartner innerhalb des Projektes erfolgreich eingebaut und getestet.

Energieeffizienzerhöhung und Optimierung von Aluminiumschmelzöfen durch Entwicklung adaptierter Feuerfestmaterialien und verbesserter Ofeninnenraumgeometrien (ENOPTAL 0327493A)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Dudczig Laufzeit: 10/2008 – 09/2012 Partner: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)

ZPF-therm Maschinenbau GmbH, Siegelsbach Motivation

Stand der Technik sind Schmelzöfen, die einen hohen Energieverbrauch und somit auch eine hohe CO2-Emmision haben. Die Hauptkomponenten eines Ofens bestehen aus der Brennertechnik, der Isolation, dem Feuerfestmaterial und dem konstruktiven Aufbau. In den Fachbereichen (Brennertechnik, Isolierwerkstoffe, Feuerfestmaterialien) wird zunehmend an neuen Technologien geforscht, die Zusammenstellung zu einem Komplettpaket - Ofen - wird aber aus den unterschiedlichsten Gründen nicht vorangetrieben. Daher bietet dieses Projekt einen neuen innovativen Ansatz, eine Vielzahl von Gebieten zu vereinigen. Unter den Aspekten Energieeffizienz, effizientere Erdgasnutzung und CO2-Emissionsreduktion sollte ein strömungstechnisch optimiertes Schmelzofensystem mit neuartiger Brennertechnik mit wartungsfreundlicher, verschleißfesterer Ausmauerung sowie raum- und kostensparender Isolation entwickelt werden.

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Die Untersuchungen beinhalteten Grundlagenuntersuchungen im System Aluminiumschmelze – Feuerfest-material zur Verbesserung bestehender Feuerfestsysteme bzw. der Entwicklung neuer Feuerfestkonzepte oder Technologien. Hierbei wurde versucht, entgegen dem Stand der Technik neue Auskleidungsmaterialien speziell für hoch beanspruchte Zonen zu entwickeln. Herkömmliche Materialien für den direkten Aluminiumkontakt enthalten häufig Zusätze, so genannte Antinetzmittel, die eine Infiltration von flüssigem Aluminium in das Material verhindern sollen. Am häufigsten kommen hier Bariumsulfat bzw. auch Calcium-fluorid zum Einsatz. Diese Materialien können aber durch falsche Ofenfahrweise, d.h. eine zu hohe Temperatur in besonders beanspruchten Bereichen, zu Zersetzungserscheinungen neigen und durch Reaktionen mit anderen Massebestandteilen durch Volumenunterschied zur Zerstörung des Feuerfestmaterials führen und somit den gegenteiligen Effekt bewirken. Es wurde eine Vielzahl von alternativ möglichen Zusätzen getestet (Benetzungsuntersuchungen im Erhitzungsmikroskop), neue Versätze entwickelt und unter industriellen Bedingungen (Tiegelversuche in gasbeheizten Öfen) getestet. Die Erprobung der im Laufe des Projektes zu entwickelnden neuen Feuerfestmaterialien sowie der Erkenntnisse aller beteiligten Projektpartner flossen letztendlich in den Bau eines Demonstrators ein, der unter industriellen Bedingungen eingesetzt werden sollte.

Zusammenfassung der Ergebnisse

Im Verlauf des Projektes wurde eine Vielzahl von neu entwickelten Feuerbetonversätzen basierend auf verschiedenen Kombinationen aus Feuerfestkörnungen, Bindemitteln und anti-benetzend wirkenden Zusätzen getestet. Hierzu erfolgte ein relativ industrienaher Korrosionsversuch in einem gasbeheizten Aluminiumschmelzofen mit Standort im Gießereiinstitut der TU Bergakademie Freiberg. Vorversuche hatten gezeigt, dass die Atmosphäre einen erheblichen Einfluss auf die Infiltrationsneigung sowie das beim Aluminiumschmelzen auftretende Phänomen der Bildung von sogenannten Korundknollen besitzt. Diese Knollen bzw. auch Schichten besitzen eine hohe Haftfestigkeit zum Untergrund, dem Feuerfestmaterial, werden auch in bestehenden Rissen der Auskleidung gebildet und führen während ihrer Entstehung bzw. dem mechanischen Reinigen zur unvermeidlichen Zerstörung der Feuerfestauskleidung. Da das Schmelzen von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen meist in gasbeheizten Öfen durchgeführt wird, wurde dies auch für die Versuche genutzt. In einem elektrisch beheizten Ofen fehlen der Atmosphäre der durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern entstehende Wasserdampfgehalt sowie weitere Verbrennungsprodukte. Die eigenen entwickelten Versätze wurden im Vergleich zu derzeitig industriell eingesetzten Massen getestet. Hier zeigte sich, dass der verwendete Zusatz an Bariumsulfat (Antinetzmittel) sehr gute Wirkung zeigt, jedoch in stark thermisch beanspruchten Bereichen eines Schmelzofens (Brennerfleck) weit unterhalb der theoretischen Zersetzungstemperatur des BaSO4 mit den restlichen Bestandteilen des Feuerbetones reagiert und somit seine antibenetzende Wirkung verliert. Als sehr positiv erwies sich der Zusatz von TiO2 zu einer auf Korund und Spinell basierenden und mit Tonerdezement gebundenen Masse. Der Ausschluss von Mikrosilika als Massebestandteil führte zwar zu einer Erhöhung der erforderlichen Sintertemperatur, aber gleichzeitig zu einer Verhinderung von Reaktionen zwischen SiO2 und der Aluminiumschmelze. Dadurch konnte die Infiltrationsneigung bereits erheblich gesenkt werden. Der Zusatz von 2 Ma.-% TiO2 führte zusätzlich zu einer erheblichen Verminderung der Benetzbarkeit des Betones gegenüber der Schmelze. Aus dem besten neu entwickelten Versatz wurden im Anschluss Fertigkomponenten für einen Prototypen eines Schmelzofens bei der Fa. EKW gegossen. Der Aufbau des Prototyps erfolgte nach einem neuen Konzept. Stark beanspruchte Bereiche im Ofen, wie die Schmelzbrücke, wurden nach dem Baukastenprinzip konzipiert. Dies bedeutet, dass diese Bereiche außerhalb des Ofens gefertigt werden und ein erforderliches Wechseln erheblich schneller erfolgen kann im Vergleich zur herkömmlichen monolithischen Zustellung. Eine weitere Neuerung ist eine Optimierung der Brenneranordnung und der Anzahl der Brenner. Hierdurch konnten auftretende Hotspots verhindert und ein verbesserter Energieeintrag in das zu schmelzende Material erreicht werden. Nach Zusammenbau des Demonstrators lief dieser ca. 4 Monate unter Industriebedingungen im Schmelzbetrieb einer Aluminiumgießerei. Nach Beendigung des Testlaufs zeigte sich, dass es unter Industriebedingungen keinerlei Infiltration von Aluminiumschmelze in das neu entwickelte Material gab. Schwach beanspruchte Bereiche im Ofen (Warmhaltebereich) können weiterhin in der gebräuchlichen Bauart sowie den herkömmlichen für den Aluminiumkontakt geeigneten Betonen mit BaSO4-Zusatz ausgeführt werden. Der neu entwickelte Feuerbeton mit TiO2-Zusatz zeigt ein sehr hohes Potential für zukünftige Anwendungen im Aluminiumsektor.

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Einsatz von neuartigen umweltfreundlichen Bindemitteln in SiC-C-haltigen Feuerfest-Funktionswerk-stoffen auf Basis von kohlenstoffgebundenem Alumosilikat für Anwendungen in Schmelztechnologien in der Eisen- und Stahlindustrie (Förderkennzeichen: ZIM KF 2216803SU0)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. J. Werner Laufzeit: 10/2010 – 09/2012 Partner: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)

EKW GmbH

Motivation Im Rahmen dieses Projektes sollte eine Entwicklung neuartiger umweltfreundlicher SiC-C-Werkstoffe zur Herstellung von Funktionskeramiken auf Basis Alumosilikat für den Einsatz in Schmelztechnologien der Eisen- und Stahlindustrie realisiert werden. Zucker-Urea-Systeme sollten einerseits pechstämmige Kohlenstoff-Bindemittel ersetzen und andererseits dem Feuerfestwerkstoff neuartige Eigenschaften über die nadelartige Gefügebildung während der Verkokung mit dem feinkörnigen reaktiven Klebsand verleihen. Ansatzpunkte für die konkrete technische Entwicklung wurden in einer Vermeidung der bei den derzeit eingesetzten Produkten auftretenden Benetzung der Grenzfläche durch das flüssige Eisen/Stahl und/oder Schlacke gesucht.

Zusammenfassung der Ergebnisse

Die Herstellung feuerfester Produkte aus dem System Klebsand - Dextrin bzw. Klebsand – Dextrin - Urea ist grundsätzlich möglich. Durch eine angepasste Mischtechnik wurden Granalien, bestehend aus Klebsand, Dextrin und Graphit, mittels Pressen hergestellt. Urea wirkte in rheologischer Hinsicht als Verflüssiger, verschlechterte jedoch die Kalteigenschaften geformter Produkte aufgrund der vollständigen Umsetzung bis zu 200 °C. Die untersuchten Komposite zeigten befriedigende Kalteigenschaften. Die Heißeigenschaften der entwickelten Systeme wurden mit zwei Referenzwerkstoffen verglichen. Als Referenz wurden ein kommerziell erhältliches Produkt und ein System aus einem Vorgängerprojekt herangezogen. Der Vergleich ergab eine zufriedenstellende Eignung des entwickelten Werkstoffs KSD-25-P für Temperaturen bis 1400 °C sowohl in Luft als auch in Argon-Atmosphäre. Bei höheren Temperaturen beginnt dieser Werkstoff aufgrund der Bildung von Glasphasen zu erweichen. Positiv an dieser Glasphasenbildung ist jedoch die Funktion dieser Phase als Sperrschicht. Dadurch wird ein weiteres Eindringen von Sauerstoff verhindert.

Darüber hinaus bildet sich bei Temperaturen oberhalb 1400◦C Mullit, welcher zu einer Verfestigung des Gefüges führen kann. Dies bestätigt der Anstieg der Heißbiegefestigkeit. Die Korrosionstests haben gezeigt, dass die neu entwickelten Werkstoffe mit der hier eingesetzten Gießereischlacke bis 1400 °C unabhängig von der Atmosphäre problemlos verwendet werden können. Bei höheren Temperaturen und längerer Belastung beginnt der Werkstoff mit der Schlacke zu reagieren.

Abschließend ist festzuhalten, dass eine Einsatztemperatur oberhalb 1400◦C für diese reinen Systeme (KSD-25-P, KSD-26-P) nicht zu empfehlen ist. In Kombination mit anderen Systemen ist ein Einsatz bei höheren Temperaturen jedoch durchaus möglich.

Kohlenstoffgebundene MgO-Erzeugnisse mit verbesserten Thermoschockeigenschaften

Projektleiter/ Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C. G: Aneziris / Dipl.-Ing. P. Stein Laufzeit: 03/2010 – 03/2013 Partner: Refratechnik Steel GmbH

Motivation/Zusammenfassung der Ergebnisse

Die Optimierung der Thermoschockbeständigkeit von kohlenstoffgebundenen MgO-Erzeugnissen stand im Fokus dieser Arbeit. Gleichzeitig durften die mechanischen Eigenschaften, Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit und deren Gefügekennwerte keine Verschlechterung erfahren. Das Arbeitsprogramm umfasste Untersuchungen zur Herstellung von basischen kohlenstoffhaltigen Erzeugnissen, die auf dem

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Gebiet der Stahltechnologie einzusetzen sind. Dabei sollte auf den Einsatz von Zusätzen und Veränderungen der chemischen Zusammensetzung verzichtet werden. Mittels der wissenschaftlichen Auswertung bisheriger Forschungsaktivitäten und der eigenen Arbeit sollte ein Modellsystem zu einem thermoschockbeständigem Gefüge entwickelt werden. Der Werkstoff wurde dabei als Verbundwerkstoff betrachtet.

Entwicklung einer innovativen Tonmischung zur Herstellung von Blähtongranulat Projektleiter/ Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. D. Melzer Laufzeit: 01/2012 – 12/2012 Partner: KERATON Kies- und Tongruben GmbH

Motivation/Zusammenfassung der Ergebnisse Verschiedene Tonmischungen und Einzeltone waren zu analysieren und ihre Eignung zu testen. Eine favorisierte Tonmischung wurde herausgearbeitet. 3.2.2. Laufende Forschungsprojekte Sonderforschungsbereich SFB 920 der Deutschen Forschungsgemeinschaft „Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration – ein Beitrag zu Zero Defect Materials“

Geplante Laufzeit: 2008 – 2020 Erster Projektzeitraum: 2008 – 2012

Sprecher des SFB 799: Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G. Aneziris, IKGB, TU BAF Stellvertretender Sprecher des SFB 799: Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Biermann, Institut für Werkstofftechnik, TU BAF Die Forderung nach erhöhter Metallqualität und geringeren Ausschussraten seitens der Anwender und Weiterverarbeiter machen eine gleichmäßigere Einstellung der chemischen Zusammensetzung und eine verstärkte Kontrolle des Reinheitsgrades erforderlich. Die Vision dieses SFB ist die Einstellung exzellenter, an die Bauteilbeanspruchung angepasster funktionaler und adaptiver mechanischer Eigenschaften für einen Innovationsschub in Sicherheits- und Leichtbaukonstruktionen. Dieses Ziel soll mittels einer erheblichen Reduzierung von anorganischen nichtmetallischen Einschlüssen in der Metallmatrix beim Einsatz intelligenter Filterwerkstoffe bzw. Filtersysteme erreicht werden. Mit einer funktionalisierten Filteroberfläche und in Kombination mit maßgeschneiderten Druckverhältnissen in den porösen Funktionshohlräumen soll die Abscheidung der Einschlüsse an der Filteroberfläche des Filters erheblich verbessert werden. Die Erforschung neuartiger Filterwerkstoffe sowie ein an die Filtrationstechnik angelehntes modellunterstütztes Filterdesign der Mikro- und Makrostruktur mit 17 Antragstellern aus vier Fakultäten sollen die Herstellung von dünn- als auch dickwandigen, höchstbeanspruchbaren Komponenten auf Basis Stahl, Eisen, Aluminium und Magnesium mit bahnbrechenden Eigenschaften hinsichtlich z. B. Festigkeit, Zähigkeit und Ermüdungsresistenz für die Sicherheit der Insassen von Kraft-, Schienen- und Luftfahrzeugen ermöglichen. Darüber hinaus werden zukunftsträchtige Anwendungsfelder in der Elektronikindustrie am Beispiel Filtration von Kupfer und Silizium, in der Verpackungsindustrie am Beispiel Aluminiumfolien und in der Filtrationstechnik und Konditionierung von Behandlungsschlacken erschlossen.

Teilprojekt A01 Kohlenstoffgebundene Filterwerkstoffe und Filterstrukturen mit aktiven und reaktiven Funktionshohl-lräumen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / M.Eng. M. Emmel Laufzeit: 07/2011– 06/2015 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

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Sonderforschungsbereich 920 „Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration““

Motivation

Ziel des Teilprojekts ist die Erforschung neuer aktiver und reaktiver keramischer Filterwerkstoffe auf der Basis von kohlenstoffgebundenem Aluminiumoxid (Al2O3-C) und kohlenstoffgebundenem Magnesiumoxid (MgO-C) für die Herstellung dünn- und dickwandiger Stahlbauteile. Durch die gezielte Einstellung der Grenzflächen-spannungen an der Kontaktstelle zwischen fester Filterwand, festem Einschluss und metallischer Schmelze soll die Filtrationseffizienz gegenüber oxidhaltigen Einschlüssen deutlich gesteigert werden. Dabei werden die folgenden drei Werkstoffkonzepte zur Funktionalisierung der Oberfläche verfolgt:

a) Al2O3-C-Filter mit aktiven Funktionshohlräumen durch Beschichtung

b) Al2O3-C-Filter mit aktiven Funktionshohlräumen durch Erzeugung eines hohen „amorphen“ Kohlenstoffanteils

c) Entwicklung eines neuen MgO-(Mg)-C-Filterwerkstoffs mit reaktiven Funktionshohlräumen.

Durch Versuche in einem speziellen Erhitzungsmikroskop werden die Adhäsionsarbeit zwischen Filterwand und Einschlüssen ermittelt sowie die Aktivierungsenergien der drei Benetzungsstadien berechnet. In einem konfokalen Laser Scanning Mikroskop (KLSM) mit einer Heizkammer bis 1700 °C soll die Bewegung gezielt eingebrachter oxidischer Partikel in Stahlschmelzen in Echtzeit mit Hilfe einer Autofokus-Einheit untersucht werden. Dadurch soll die Wirkung attraktiver und repulsiver Kräfte zwischen den Teilchen in Abhängigkeit von der Temperatur und deren Größe bewertet werden. Als Filterstrukturen dienen 10 ppi-Schaumkeramiken, Hohlspaghetti-Strukturen, dünne, poröse Substrate aus der keramischen Papierfertigung oder der bildsamen Formgebung und Kombinationen dieser Ausgangsstrukturen.

Teilprojekt A02 Oxidhaltige Filterwerkstoffe und Filterstrukturen mit aktiven und reaktiven Funktionshohlräumen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Voigt Laufzeit: 07/2011 – 06/2015 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 920 „Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration““

Motivation

Ziel des Teilprojekts ist die grundlegende Untersuchung aktiver und reaktiver Filterwerkstoffe bei der Aluminiumschmelze-Filtration für die Herstellung dünn- und dickwandiger Aluminiumbauteile. Durch die gezielte Einstellung der Grenzflächenspannungen an der Kontaktstelle zwischen Filterwand, festem Einschluss und metallischer Schmelze soll die deutlich gesteigert werden. Es werden drei grundsätzliche Werkstoffkonzepte für die Funktionalisierung der Filteroberflächen verfolgt:

a) Aktive, kristalline Beschichtungen auf Aluminiumoxid-Trägermaterialien

Beschichtungen auf Basis Magnesiumaluminat-Spinell, Mullit, Schamotte und Naturrohstoff Klebsand (60 % SiO2 und ca. 40 % Alumosilikate auf Basis von Kaolin bzw. Illiten) werden für die Entfernung von Einschlüssen mit ähnlicher Chemie eingesetzt. Diese Werkstoffe werden kalt mittels Sprühens aufgebracht und nachträglich thermisch behandelt.

b) Aktive, amorphe Beschichtungen auf Aluminiumoxid-Trägermaterialien

In Vorversuchen in einem speziellen Erhitzungsmikroskop wurde festgestellt, dass amorphe SiO2-Substrate besser als kristalline SiO2-Substrate von fayalithaltigen Einschlüssen benetzt werden. Um aktive amorphe Schichten zu erzeugen, werden Glasfritten auf der Basis SiO2, B2O3, Al2O3 und CaO in Kombination mit Borax

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verwendet und auf Aluminiumoxid-Trägermaterialien kalt aufgebracht und nachträglich wärmebehandelt. Eine weitere interessante Beschichtungsalternative bietet amorphes Kieselglas.

c) Reaktive, kristalline Spodumen (LiAl[Si2O6])-Beschichtungen auf Aluminiumoxid- Trägermaterialien

Durch die Reaktion zwischen dem Spodumen-Filterwerkstoff und Wasserstoff aus der Aluminiumschmelze soll ein komplexes Anion [Li2O2H] gebildet werden, das beim Erstarren in der Schmelze nicht disproportioniert. Damit wird ein reaktiver Beitrag zur Reduzierung von Wasserstoff in Aluminiumschmelzen geleistet. Als Filterstrukturen dienen in den ersten zwei Jahren die bewährten Schaumkeramikmakrostrukturen in der Ausführung 30 ppi. Weiterhin werden Hohlspaghettistrukturen mit Mikro- und Makroporen bereitgestellt und mit Schaumkeramik oder keramischen, porösen Papierstrukturen oder keramischen, porösen Flachsubstraten (aus der bildsamen Formgebung) verbunden, um neue Kombi-Filter zu entwickeln. Beim Einsatz eines atmosphärischen Rasterelektronenmikroskops (AREM) mit eingebautem Heiztisch sollen Bewegung und Agglomeration von erzeugten oder bewusst eingebrachten Einschlüssen in einer Aluminiumschmelze in Kontakt mit dem Tiegel, welcher mit den aktiven bzw. reaktiven Filterwerkstoffen beschichtet ist, beobachtet werden. EDX- und EBSD-Analysen im REM sowie computertomographische Untersuchungen unterstützen die Interpretation der Ergebnisse, insbesondere der Makro- und Mikrostrukturbildung der Filter. Schließlich werden in einem speziellen Erhitzungsmikroskop das Ausbreitungsmaß und der Abrollwinkel von Schlacken auf der Basis der Einschlüsse in Kontakt mit den aktiven Filterwerkstoffen erfasst.

Teilprojekt CO1 Erfassung der Filtrationseffizienz von reaktiven Filterwerkstoffen in Kontakt mit Metallschmelzen durch die Bestimmung von Clogging-Faktoren

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Dudczig Laufzeit: 07/2011 – 06/2015 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 920 „Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration““

Motivation

Im Rahmen dieses Teilprojektes soll über die Erfassung von so genannten Clogging-Faktoren die Filtrationseffizienz verschiedener aktiver und reaktiver Filterwerkstoffe charakterisiert werden. Die experimentellen Untersuchungen werden unter Verwendung von Metallschmelzen mit exogenen und endogenen Einschlüssen in einem Metallgusssimulator durchgeführt. Dabei wird der Tauchausguss aus aktiven und reaktiven Filterwerkstoffen unterschiedlicher Art, Beschichtung, Korngröße, Porosität und Rauigkeit bestehen, an denen das - für die Filtration erwünschte - Clogging-Verhalten systematisch untersucht werden soll. Der Metallgusssimulator mit voll kontrollierter Atmosphäreneinstellung und Überwachung umfasst eine induktive Schmelzeinheit sowie ein induktiv beheiztes Verteilersystem mit Mehrfachdüsen und -kokillen, die jeweils an eine Waage gekoppelt sind. Mit Hilfe der Schlickergusstechnologie werden keramische Düsen-Modellbauteile auf Basis der Trägerfilterwerkstoffe und deren aktiven bzw. reaktiven Phasen aus den in den Projekten TP A01 und TP A02 vorgestellten Materialien hergestellt und hinsichtlich ihrer Mikrostruktur charakterisiert. Ziel ist es, Filterwerkstoffe mit ihrer definierten Mikrostruktur auf eine spezielle Düsengeometrie zu überführen. In dem Metallgusssimulator werden die Wechselwirkungen zwischen Metallschmelze, Einschlüssen und Filterwerkstoff bei unterschiedlichen Gießtemperaturen und Atmosphären in Abstimmung mit den Projektpartnern des Gießerei-Instituts erforscht. Die Evaluierung des Clogging-Prozesses bzw. der Filtrationswirkung wird über das Verhältnis von theoretischem Metallmassenstrom zu tatsächlichem Metallmassenstrom je keramische Düse durchgeführt. Da mehrere Düsen simultan beansprucht werden, kann erstmals eine statistische Ergebnisauswertung erfolgen. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen, EDX- und EBSD-Analysen im REM sowie computertomographische Untersuchungen unterstützen die Interpretation der Ergebnisse, insbesondere der Strukturbildung einschließlich der Benetzung und Haftung der Einschlüsse an der Filterwand und deren Grenzflächen. Die Quecksilber-Druckporosimetrie dient der Erfassung der

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Porengrößenverteilung am Düsenwerkstoff im Ausgangszustand und nach dem Metallschmelzeversuch. Als Metallschmelzen dienen in der ersten Förderperiode die Stahllegierung 42CrMo4 und die Aluminiumlegierung AlSi7Mg. Über die Registrierung der tatsächlichen Clogging-Faktoren, der Metallschmelzemasseraten, im Vergleich mit den Benetzungswinkeln, Abrollwinkeln und der Ermittlung der dynamischen Adhäsionsarbeit (aus den TP A01 bzw. A02) und den Ergebnissen aus den TP A05 und A06 werden entscheidende Beiträge für das Verständnis der Kinetik der Clogging-Mechanismen im Sinne der Abscheidung von Einschlüssen an Filterkeramiken in Kontakt mit Metallschmelzen erbracht. Darüber hinaus wird eine Korrelation zwischen Clogging-Faktor und Filtrationswirkungsgrad mit den Ergebnissen aus den realen Schmelzeversuchen in den TP C03 und C04 angestrebt. Daraus kann dann der tatsächliche Beitrag der aktiven Filterwerkstoffe für eine erhöhte Filtrationseffizienz identifiziert werden.

Teilprojekt S01- II Probenpräparation, Filtrationswirkungsgrad, Computertomographie

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Prof. Dr.-Ing. habil. H. Biermann / Dipl.-Ing. U. Ballaschk

Laufzeit: 07/2011– 06/2015 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 920 „Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration““

Motivation

Inhalt des Teilprojekts sind computertomographische Untersuchungen an Schaumkeramikfiltern. Untersucht werden unterschiedliche Filterzustände der Filterstrukturen aus den TP A01 und A02 nach der Urformgebung, nach der thermischen Wärmebehandlung (Pyrolyse, Sinterbrand) und nach dem Gießprozess mit anhaftenden, nichtmetallischen Einschlüssen aus Proben, die durch reale Gießversuche im Serviceprojekt S03 bereitgestellt werden. Weiterhin werden die mit Schmelze und Einschlüssen beaufschlagten Düsengeometrien und Segmente aus den Düsengeometrien aus dem TP C01 mit höherer Auflösung im CT charakterisiert. Die Art der Abscheidung im Sinne z. B. einer Clusterbildung der Einschlüsse und/oder der Agglomerate an der aktiven Oberfläche liefert wichtige Hinweise zur Interpretation der Clogging-Faktoren für die TP B01, B02 und insbesondere B04, die sich mit den Filtrations- bzw. Agglomerationsmechanismen der Einschlüsse befassen.

Teilprojekt MGK Integriertes Graduiertenkolleg des SFB 920

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Prof. Dr.-Ing. habil. H. Biermann / Dr.-Ing. Undine Fischer Laufzeit: 07/2011– 06/2015 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 920 „Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration““

Motivation

Das Ziel des Graduiertenkollegs ist es, Doktoranden zu einer selbstständigen, exzellenten Forschungstätigkeit zu befähigen. Das Graduiertenkolleg bietet dazu eine ganzheitliche Ausbildung an, die sowohl Fach- und Methodenkenntnisse als auch soziale und kommunikative Fähigkeiten umfasst. Durch diese komplexe Herangehensweise sollen hochqualifizierte Nachwuchskräfte auf eine Laufbahn in der Wissenschaft bzw. in der Wirtschaft vorbereitet werden. Die Strukturen des Graduiertenkollegs sollen eine individuelle Betreuung und Förderung ermöglichen sowie Kollegiaten motivieren, sich mit ihrem Wissen, ihren Ideen und ihrer Kreativität in den SFB einzubringen.

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Teilprojekt Z Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereiches 920

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. Undine Fischer Laufzeit: 07/2011– 06/2015 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 920 „Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration““

Motivation

Im Zentral-Projekt werden die organisatorischen und administrativen Aufgaben des SFB gebündelt. Insbesondere wird die Koordination der wissenschaftlichen Arbeiten für die Berichte (Jahres- und Abschlussbericht) und den Verlängerungsantrag durch den Geschäftsführer übernommen. Der Geschäftsführer steht für die TP-Leiter und die wissenschaftlichen Mitarbeiter in allen organisatorischen und administrativen Fragen zur Verfügung. Weiterhin sollen die finanziellen Angelegenheiten, die den SFB als Ganzes betreffen, durch das Zentralprojekt übernommen werden. Dies betrifft das Rechnungswesen, die Verwaltung der zentral zugewiesenen Mittel, die Verwaltung der Mittel für das Integrierte Graduiertenkolleg und für das Service-Projekt sowie die Mittel für die Programmpauschale, soweit sie nicht an die Teilprojekte direkt zugewiesen werden. Das Zentralprojekt stellt damit die Schnittstelle zwischen den Teilprojekten mit dem Vorstand des SFB, der Hochschulleitung, der Hochschulverwaltung sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft dar.

Schwerpunktprogramm SPP 1418 der Deutschen Forschungsgemeinschaft "Feuerfest - Initiative zur Reduzierung von Emissionen - FIRE"

Geplante Laufzeit: 2009 – 2015 Zweite Förderperiode: 2012 – 2015 Koordinator des SPP 1418: Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G. Aneziris, IKGB, TU BAF Im Rahmen des SPP 1418 sollen Grundlagen für eine völlig neue Generation kohlenstoffarmer bzw. kohlenstofffreier Feuerfestwerkstoffe geschaffen werden, die an die Stelle der bisher üblichen kohlenstoffhaltigen Materialien treten. Bei einem Verzicht auf Kohlenstoff müssen für eine ausreichende Thermoschockbeständigkeit grundlegende werkstoff- und verfahrenstechnische Konzepte in der Mikrostruktur- (Werkstoffdesign) und Makrostrukturentwicklung (Werkstoffverbund) einschließlich der Funktionalisierung der Feuerfestbauteile für Schlüsselaufgaben in Hochtemperaturprozessen erarbeitet werden. (www.tu-freiberg.de/ze/fire)

Mikrorissstabilität und Temperaturwechselbeständigkeit Al2O3-reicher Magnesiumaluminat-Spinell-Werkstoffe mit Al2TiO5-Dotierungen für feuerfeste Anwendungen (SPP 1418 / 1. Projektbereich: Werkstoffe – DFG-Vorhaben AN 322/15-2)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr. K. Moritz Laufzeit: 06/2012 – 05/2015 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Motivation

Inhalt des Projektes ist die Entwicklung neuer Al2O3-reicher Feuerfestwerkstoffe mit erhöhter Beständigkeit gegenüber zyklischer Thermoschockbelastung, wobei die Fähigkeit des Materials zur Selbstheilung im Vordergrund steht. Als Matrixmaterial soll Al2O3-reicher Magnesiumaluminatspinell verwendet werden. Als für die Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit wirksame Zweitphase wird Aluminiumtitanat eingebracht, dessen Bildung und Zersetzung beim Aufheizen bzw. Abkühlen mit einer Volumenänderung

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verbunden ist. Die Formgebung erfolgt mittels Druckschlickergusses. Die Eigenschaften des Feuerfestmaterials sollen mit dem Gefüge korreliert werden, das durch einen in Auswertung computertomo-graphischer bzw. rasterelektronenmikroskopischer Aufnahmen ermittelten Ordnungsparameter beschrieben wird. Über Impulsanregungsmessungen wird der Elastizitätsmodul als Funktion der Temperatur im Bereich bis 1600 °C bestimmt. Die Dehnung bzw. Schwindung bei der Bildung und Zersetzung der Zweitphase wird in einer speziellen Apparatur erfasst. In Thermoschockexperimenten werden die Restfestigkeiten und der E-Modul als Funktion der Thermoschockzyklen ermittelt. Die Zersetzung und Neubildung der wirksamen Phase soll mittels EBSD im Rasterelektronenmikroskop sowie über Röntgenbeugung untersucht werden. Außerdem ist eine in-situ-Beobachtung der Gefügeänderung im atmosphärischen Rasterelektronenmikroskop mit integrierter Heizbank vorgesehen.

Einsatz von Halbleiter- und Nanopartikel-Zusätzen zur Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes in kohlenstoffgebundenen Feuerfesterzeugnissen (SPP 1418 / 1. Projektbereich: Werkstoffe – DFG-Vorhaben AN 322/16-2)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. A. Mertke Laufzeit: 06/2012 – 05/2015 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Motivation Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird die Wechselwirkung halbleitender Zusätze mit dem organischen Bindemittel kohlenstoffgebundener Feuerfestwerkstoffe im Zusammenspiel mit nanoskaligen Additiven auf der Basis von Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT's) und Alumina-Nanoplättchen untersucht. Als halbleitendes Material kommt dotiertes Silizium zum Einsatz, welches standardmäßig in der Halbleiterindustrie eingesetzt wird. Ziel ist die Steigerung des Kohlenstoffanteils, der aus dem eingesetzten organischen Binderharz gewonnenen wird. Hierdurch soll der eingesetzte Primärkohlenstoffgehalt (Thermalruß, Graphit) gesenkt werden unter Beibehaltung bzw. Verbesserung der thermomechanischen Eigenschaften. Damit soll ein Beitrag geleistet werden, den Kohlendioxidausstoß weltweit deutlich zu senken. Darüber hinaus können metallurgische Prozesse revolutioniert werden mit dem Ziel, neue hochwertige Stahlarten zu erschmelzen. Durch kohlenstoffarme Zustellungen wird nachweislich die Aufkohlung von Stählen verringert.

Koordinierungsaufgabe und Stahlgusssimulator im Schwerpunktprogramm 1418 „Feuerfestinitiative zur Reduzierung von Emissionen“ (SPP 1418 / 1. Projektbereich: Werkstoffe – DFG-Vorhaben AN 322/17-2)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. N. Brachhold Laufzeit: 06/2012 – 05/2015 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Motivation Das Koordinierungsprojekt soll den Sprecher des Schwerpunktprogramms bei der Organisation und der Zusammenarbeit mit den einzelnen Teilprojekten unterstützen. Die Ziele des Programms erfordern eine starke interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den Wissenschaftlern und einen engen Kontakt zu potenziellen, industriellen Anwendern. Arbeitstreffen, Schulungen und Exkursionen sollen die Zusammenarbeit fördern. Die interdisziplinär aufgestellten Teilprojekte des SPP 1418 sollen im Rahmen dieser Veranstaltungen für die Komplexität der gestellten Aufgabe sensibilisiert werden und gemeinsame Lösungsansätze entwickeln. Das Koordinierungsprojekt hat durch die Bereitstellung des Stahlgusssimulators eine Dienstleistungsaufgabe für alle Teilprojekte. Ziel ist die Prüfung der entwickelten Materialien und Bauteile unter praxisnahen Bedingungen hinsichtlich ihrer Thermoschock- und Korrosionsbeständigkeit im Kontakt mit Stahlschmelzen.

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Entwicklung innovativer kohlenstoffgebundener Feuerfestsysteme für den Einsatz im Untergussver-fahren zum Vergießen von Stahl (SPP 1418 / 1. Projektbereich: Werkstoffe – DFG-Vorhaben AN 322/27-1)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. J. Fruhstorfer Laufzeit: 06/2012 – 05/2015 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Deutsche Edelstahlwerke GmbH (DEW)

Motivation

Ziel des Projektes ist die Kombination des Al2O3-ZrO2-TiO2 (AZT) - Werkstoffes aufgrund seiner sehr guten Temperaturwechselbeständigkeit mit der Kohlenstoffbindung und Nanoadditivzugabe zur Generierung eines neuen Werkstoffes mit ausgezeichneter Temperaturwechselbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Dieser Werkstoff soll die aktuell eingesetzten Schamotteerzeugnisse ersetzen können. Der Kohlenstoff reduziert die Benetzung mit der Stahlschmelze und erhöht die Bruchdehnung des Verbundwerkstoffs, was eine nochmalige Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit zur Folge hat. Durch die Zugabe von nanoskaligen Additiven soll der Kohlenstoffgehalt auf einem minimalen Niveau eingestellt werden, wobei gleichzeitig alle entscheidenden Vorteile der Kohlenstoffbindung erhalten bleiben sollen wie zum Beispiel die hervorragenden thermomechanischen Eigenschaften.

„Validierung des Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung“ – VIP Selbstglasierende kohlenstoffgebundene Funktionalbauteile für die Stahlmetallurgie und die Gießerei mit Selbstheilungseigenschaften (BMBF-VIP-Projekt Nr. 16V0128)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / M. Sc. V. Roungos / Dipl.-Chem. S. Ludwig

Laufzeit: 11/2011 – 10/2014 Partner: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Motivation

Kohlenstoffhaltige und kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse haben in den letzten 30 Jahren bedingt durch die schärferen Thermoschock-Beanspruchungsbedingungen der modernen Stahlerzeugungsverfahren - kontinuierlicher Strangguss, kombinierte Sekundärmetallurgie, einschlussarme Gießereiprozessführung - besondere Bedeutung erlangt. Die Grundlagen für die Herstellung von neuartigen glasurfreien, kohlenstoffgebundenen Funktionalbauteilen (Monoblock-Stopfen, Eintauchausgüsse und Pfannenverteilerrohre) sind in den letzten Jahren am Lehrstuhl für Keramik entwickelt worden. Bezüglich der Herstellung fällt der gesamte Prozess des Glasierens zum Sauerstoffoxidationsschutz aus. Dies führt zur Einsparungen der gesamten Investitions-, Produktions- und Energiekosten. Darüber hinaus kann eine Erhöhung der Lebensdauer mit Hilfe von selbstheilenden Mechanismen die gesamte Prozesstechnik im Stahlwerk oder im Gießereibetrieb revolutionieren. Die ständige Bereitschaft zur Neubildung einer Selbstglasur aus dem Inneren des Werkstoffes gibt den Bauteilen die Möglichkeit zur Ausführung eines Selbstheilungsprozesses. Die schwächsten Produktionsglieder in der Gesamtlogistik bei der Handhabung von Metallschmelzen sind häufig die Funktionalbauteile; deren Lebensdauer bestimmt aus sicherheits- und qualitätsrelevanten Gründen oft die Lebensdauer und die Kontinuität des Gießprozesses. Eine Minute Stillstandzeit führt zu Verlusten in einer Höhe von ca. 10.000 Euro. Der erfolgreichen Validierung schließt sich eine Verwertung der Ergebnisse über die Vergabe von Verfahrens- und Produktlizenzen in einem Zeitraum von ca. drei Jahren an.

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Feuerfeste Komponenten und Schichten im System CaO-TiO2-ZrO2 mittels Gieß-, Press- und Flammspritzverfahren für die prozessstufenminimierte Herstellung von Titan und Titanlegierungen (DFG-Vorhaben AN322/25-1 im Rahmen der Forschergruppe FOR 1372)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Schafföner Laufzeit: 02/2011 – 01/2014 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Motivation

Zur Realisierung einer pyrometallurgischen Gewinnung von kostengünstigen Titanwerkstoffen durch modifizierte Herstellung von Titanschlacke, Flüssigphasen-Aluminothermie und pfannenmetallurgische Raffination sind neuartige Kombinationen von Feuerfestwerkstoffen und Fertigungsverfahren gefragt. Im Vordergrund dieses Forschungsvorhabens steht die Erforschung von geeigneten Formgebungsverfahren in Kombination mit speziellen formgebungsbedingten Hilfsstoffen bzw. Sinterhilfsmitteln zur Herstellung von Tiegelkomponenten und Schichten für die Titan-Metallurgie. Als Formgebungsverfahren dienen Gieß-, Press- und Flammspritztechnologien. Die Gießroute wird hinsichtlich geeigneter Dispergiermedien bzw. Dispergier-mittel für hygroskopische Ausgangsrohstoffe auf der Grundlage konventioneller Schlickergusstechnologie und unterstützt von rheologischen Untersuchungen optimiert und erstmalig in eine Druckschlickergusstechnologie überführt. In beiden Gießverfahren kommen sowohl feinkörnige (bis ca. 20 µm Korngröße) als auch grobkörnige (bis ca. 3 mm Korngröße) Kornfraktionen zum Einsatz. Beim Druckaufbau lassen sich Lunkererscheinungen entschärfen und große Scherben in kürzester Zeit realisieren (geringe Wechselwirkung des Dispergiermediums mit der keramischen Körnung). Schließlich kommt es beim Entzug des Dispergiermediums mittels Unterdruck zu einer zusätzlichen Verdichtung des Scherbens. Über die Flammspritztechnologie wird die Fertigung sowohl von Tiegelmaterialien als auch von Reparatur- bzw. Abdichtungsschichten angestrebt. Die Untersuchung der chemischen Stabilität in Vakuumprozessen und in direktem Kontakt mit Titan-bzw. Titanlegierungen erfolgt innerhalb der Forschergruppe. Im Rahmen dieses Teilprojekts unterstützen computertomographische Untersuchungen die Evaluierung der unterschiedlichen Formgebungsrouten und EBSD-Analysen im REM die Dokumentation der chemischen Wechselwirkung zwischen Feuerfestmaterial und Titan bzw. den Titanlegierungen.

DER - Deutsches EnergieRohstoff-Zentrum „Technologien für das Nach-Erdölzeitalter“ Forschungslinie II: Entwicklung innovativer Werkstoffe

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Appr. Apoth. Chr. Biermann /

Dipl.-Ing. P. Gehre / Dipl.-Ing. N. Gerlach / Dr.-Ing. M. Hampel / Prof. Dr. G. Kostakis / Prof. Dr.-Ing. habil. E. Schlegel / Dipl.-Ing. D. Veres / M.Sc. M. Li

Laufzeit: 01/2010 – 12/2014 Partner: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Vattenfall Europe Generation AG & Co. KG, RWE Power AG, ROMONTA GmbH, MIBRAG GmbH, Chemieanlagenbau Chemnitz GmbH, CHOREN Industries GmbH Freiberg, EDL Anlagenbau Gesellschaft mbH Leipzig, IBExU Institut für Sicherheitstechnik GmbH Freiberg, JOHN BROWN VOEST GmbH Leipzig, Linde-KCA-Dresden GmbH, SIEMENS Fuel Gasification Technology GmbH & Co. KG Freiberg, VER Verfahrensingenieure GmbH Dresden, Verbundnetz Gas AG Leipzig TU Dresden, Forschungszentrum Jülich, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, Deutsches BiomasseForschungsZentrum, BMBF ZIK Virtuhcon Freiberg

Motivation

Das Deutsche EnergieRohstoff-Zentrum (DER) erforscht und entwickelt innovative Konzepte um langfristig zur stofflichen Nutzung Erdöl und -gas durch den Einsatz von Kohle und Biomasse zu ersetzen. Die Entwicklung

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eines Vergasungsverfahrens der nächsten Generation erfordert die Bereitstellung neuer keramischer Feuerfestmaterialien, welche zum einen den hohen Temperaturen und Drücken und zum anderen den extrem korrosiven Atmosphären und Schlacken während des Vergasungsprozesses genügen. Derzeit verwendete Materialien bestehen aus 60 – 90 Ma.-% Chromoxid, wobei die dadurch gewährleisteten Standzeiten von 3 bis 24 Monaten dennoch nicht den industriell gewünschten Anforderungen entsprechen. Des Weiteren kommt es während des Einsatzes von Chromoxid zur Bildung der toxischen Chrom(VI)-Verbindung. Das IKGB, welches im Rahmen des Projektes in der Forschungslinie II innovative keramische Werkstoffe entwickelt, setzt auf chromoxidfreie Werkstoffe auf Basis von Al2O3, CaO und MgO, welche sich vor allem unter oxidierenden Bedingungen durch ihre sehr gute Alkalikorrosionsbeständigkeit auszeichnen. Neben der Entwicklung und Evaluierung der Materialien erfolgt im Besonderen die Untersuchung der unter Laborbedingungen korrodierten Materialien mittels physikalischer und chemischer Analysemethoden, um die Korrosionsmechanismen genau beschreiben zu können. Abschließend erfolgt eine Erprobung der entwickelten Werkstoffe durch Feldversuche in Testreaktoren von Projektpartnern.

Untersuchungen von Bindersystemen bei Raum- und Hochtemperaturanwendungen Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. D. Veres Laufzeit: 06/2010 – 05/2014 Partner: Kerneos Inc. Motivation

Es sollen die Anwendung und der Einsatz von Calcium-Aluminat-Zementen für unterschiedliche Formgebungsverfahren untersucht werden. Diese Rohstoffe bieten einerseits günstige Eigenschaften während der Formgebung bei Raumtemperatur und andererseits nach dem Sinterprozess während des Einsatzes bei hohen Temperaturen. Im Fokus stehen hierbei insbesondere Bauteile für metallurgische Anwendungen,

Kristallisation von multikristallinen Siliciumblöcken mit einem hohen Volumenanteil versetzungsresistenter Kornorientierungen (VOLKRIS - SAB Projektnummer 70764/1921)

Projektleiter/ Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. V. Stein / Dipl.-Ing. N. Gerlach Laufzeit: 04/2010 – 02/2014 Partner: Sächsische Aufbaubank (SAB)

Solar World Innovations GmbH Freiberg Fraunhofer IISB Erlangen

Motivation

Die Herstellung von polykristallinem Reinstsilicium als Rohstoff für die Herstellung von Wafern für die Solarindustrie wird großtechnisch in Siliciumdioxidtiegeln durchgeführt. Diese amorphen Quarzguttiegel haben sich aus verschiedenen Gründen bewährt, bringen jedoch auch technologische Probleme mit sich. Um die Siliciumschmelze einerseits vor Verunreinigungen aus dem Quarzgut (vor allem Eisen) zu schützen und andererseits eine saubere Trennung des erstarrten Blockes von der Quarzgutkokille zu gewährleisten, werden die Tiegel mit einer Art Schlichte auf Basis Siliciumnitrid versehen. Ausgehend von der industriell eingesetzten Tiegelbeschichtung aus dem System Si-O-N, welche mittels Kaltauftrag aufgebracht wird, ist es das Ziel dieses Projektes, diese Schichten und ihre Wirkmechanismen grundlegend zu untersuchen sowie diese Schichten weiterzuentwickeln.

Si-Schmelze Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. D. Veres Laufzeit: 09/2011 – 05/2014 Partner: ELKEM AS Oslo/Norwegen

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Motivation

Inhalt des Projektes ist die Entwicklung neuer Feuerfest-Materialien für die Silizium-Schmelze als Ersatz für Grafitmaterial.

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3.3. Studentische Arbeiten

3.3.1. Studienarbeiten

Beitrag zum Schlickerguss von CaO-Keramiken Verfasser: Florian Häußler Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dipl.-Ing. S. Schafföner Untersuchungen verschiedener Stabilisierer /Geliermittel im Rotationsviskosimeter Verfasser: Constantin Jahn Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. N. Gerlach Entwicklung von Al2O3-C-Filtern mit erhöhtem amorphen Kohlenstoffanteil für die Stahlschmelzefiltration Verfasser: Friederike Klenert Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / M.Eng. M. Emmel Glaze Optimisation for the Oxidation Protection of Isostatically Pressed Refractory Products Used in the Continuous Casting of Steel Verfasser: Axel Krause Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. V. Roungos / H. Dösinger (RHI AG) / A. Jones (RHI AG) Thermomechanische Eigenschaften von keramischen Halbzeugen für den Einsatz im Formenguss Verfasser: Christian Ode Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. N. Gerlach /

Prof. Dr. T. Graule (Empa Dübendorf / Dr. F. Clemens (Empa Dübendorf) Thermographie-Untersuchungen an Baustoffen Verfasser: Pia Schubert Betreuer: Dr. G. Schmidt C3A-Hochtemperatur-Eigenschaften Verfasser: Sabine Walter Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Prof. i. R. Dr.-Ing. habil. E. Schlegel Einfluss von SrO auf die Festigkeitsentwicklung und Mikrostruktur von MgO-teilstabilisiertem Zirkondioxid Verfasser: Anne Wehner Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Wenzel 3.3.2. Diplom- und Masterarbeiten

Beitrag zum Flammspritzen im System CaO-ZrO2-TiO2 Verfasser: Gregor Bohne Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Schafföner Versatzeinstellung des Schlickers für Druckguss Verfasser: Anne Gumbrich Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. B. Wiener (Porzellanmanufaktur Meissen) Pressformgebung von keramischen Erzeugnissen im System CaO-ZrO2-TiO2 Verfasser: Jens Fruhstorfer Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Schafföner

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In-Situ-Druckverformung von MMC-Wabenkörpern in einem Röntgen-Computertomographen und dazugehörige EBSD-Phasenanalyse Verfasser: Sandra Hahn Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dr. rer. nat. H. Berek, Dipl.-Ing. U. Ballaschk Verfahrensentwicklung zur Herstellung eines zu charakterisierenden Aluminiumoxid-Direktschaumes mit definierter Porenstruktur unter Verwendung unterschiedlich schnell härtender Bindersysteme Verfasser: Anne Morgenstern Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. J. Adler (Fraunhofer IKTS Dresden) Beitrag zur Herstellung von thermoplastisch gebundenen Flammspritzstäben im System Si-O-N Verfasser: Taotao Lu Betreuer. Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr. V. Stein Erstarrungsverhalten von Hochofenschlacken Verfasser: Sabine Mohr (ArcelorMittal Bremen GmbH) Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. H.-P. Heller (Stahl-Institut) Zusammenhang zwischen Kornaufbau und Temperaturwechselbeständigkeit bei mullitgebundenen Feuerbetonen Verfasser: Marie Oppelt Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Dudczig / Dr.-Ing. M. Hampel Herstellung und Charakterisierung von keramischen Schäumen mit verschiedenen kristallinen Oberflächen Verfasser: Thomas Walter Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dip.-Ing. C. Voigt Contribution to the Generation of Coatings in the System Si-O-N Verfasser: Sara Zavareh Betreuer. Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr. V. Stein Herstellung und Charakterisierung von Zirkoniumdioxid-Pulver über das Flammspritzverfahren unter Zugabe von verschiedenen Stabilisatoren Verfasser: Karsten Zybell Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. P. Gehre / Dipl.-Ing. M. Hasterok

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3.4. Promotionen

3.4.1. Abgeschlossene Promotionen

 Energy absorbing TRIP-steel/zirconia composite honeycomb structures based on ceramic extrusion"

Verfasser: Dipl.-Ing. Christian Weigelt Gutachter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Prof. Dr.-Ing. habil. H. Biermann Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Verbundwerkstoffe aus TRIP-Stahl mit Zirkonoxid-Partikelverstärkung untersucht. Schwerpunkte waren Untersuchungen zur pulvermetallurgischen Verfahrensroute mittels bildsamer Formgebung und Wechselwirkungen zwischen der metallischen und der keramischen Komponente beim Sinterprozess. Durch Zugabe organischer Prozessadditive konnten variable Mischungen in verschiedene zellulare und kompakte Strukturen überführt werden. Die nachfolgende thermische Entbinderung wurde an die Geometrie, Additive und Rohstoffeigenschaften angepasst. Dadurch wurden binderrückstands- und defektfreie Körper erzeugt. Dies ist entscheidende Voraussetzung für mechanische Untersuchungen als Crash-Absorber-Anwendung. Im Rahmen der Wechselwirkungsversuche konnte als Hauptwirkungsfaktor die thermische Destabilisierung an MgO-teilstabilisiertem Zirkonoxid nachgewiesen werden. Vernachlässigbare Auswirkungen wurden durch Nickel und Eisen erkannt, Phasenneubildungen können bei Kontakt mit Chrom beobachtet werden. Mangan führt zur intensiven Stabilisierung der kubischen ZrO2-Modifikation. Alternative Zirkoniumoxidrohstoffe zeigten vergleichbare Sensibilität in Gegenwart von Mangan unter den gewählten Sinterbedingungen. 3.4.2. Laufende Promotionen

 Interne Doktoranden unter Betreuung von Prof. Aneziris Dipl.-Ing. Nora Brachhold

Alkalikorrosionsbeständige Werkstoffe auf Basis von Feldspäten Appr. Apoth. Christiane Biermann

Umweltfreundliche Bindemittel auf pharmazeutischer Basis für Feuerfesterzeugnisse Dipl.-Ing. Tobias Dubberstein

Beitrag zu den thermophysikalischen Eigenschaften flüssiger Metallschmelzen

Dipl.-Ing. Steffen Dudczig Entwicklung ungeformter kohlenstoffhaltiger bzw. kohlenstoffgebundener basischer Erzeugnisse für Feuerfestanwendungen

M. Eng. Marcus Emmel

Hochtemperaturwerkstoffe in Kontakt mit Metallschmelzen Dipl.-Ing. Patrick Gehre

Entwicklung von keramischen Gießmassen für Vergasungsanlagen unter reduzierenden Bedingungen Dipl.-Ing. Nora Gerlach

Thermoschockbeständige Gießmassen auf Aluminiumoxidbasis Dipl.-Ing. Manuel Hasterok

Poröse keramische Werkstoffe für TRIP-Matrix Komposite Dipl.-Ing. Mingliang Li

Hochtemperaturwerkstoffe im Energiebereich

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Dipl.-Chem. Susann Ludwig Kohlenstoffgebundene Erzeugnisse mit Selbstheilungseigenschaften

Dipl.-Ing. Vasileios Roungos

Kohlenstoffgebundene Erzeugnisse für Feuerfestanwendungen Dipl.-Ing. Stefan Schafföner

Feuerfeste Werkstoffe für Titanschmelzen Dipl.-Ing. Petra Stein

Kohlenstoffgebundene MgO-Erzeugnisse mit verbesserten Thermoschockeigenschaften Dipl.-Ing. Claudia Voigt

Oxidhaltige Filterwerkstoffe und Filterstrukturen mit aktiven und reaktiven Funktionshohlräumen Dipl.-Ing. Claudia Wenzel

Phasenumwandlungsverstärkte, zirkondioxidreiche Verbundwerkstoffe mit TRIP-Stahl- Partikelzusätzen

Dipl.-Ing. Jörn Werner

Elastizitätsmodul und Dämpfungsverhalten von feuerfesten Werkstoffen Externe Doktoranden unter Betreuung von Prof. Aneziris

Dipl.-Ing. Daniela Böttge

Werkstoffliche und keramtechnologische Aspekte von funktionalen Beschichtungen auf hochporösen Keramikträgern (für katalytische und adsorptive Anwendungen)

Dipl.-Min. Daniel Cölle Leichtbauweise im Feuerfestbau

Dipl.-Ing. Daniel Ganzer

Transparente Optokeramik

Dipl.-Ing. Andreas Glauche Charakterisierung und Optimierung von oxidkeramischen Brennstoffzellen (SOFC)

Dipl.-Ing. Judit Heinecke

Three dimensional shaping of cellular ceramic materials from radiation curable colloidal dispersions Dipl.-Ing. Uwe Klippel

Beitrag zu modernen MgO-C-Erzeugnissen Dipl.-Ing. M. Kotrc

Simulation von Spannungen und Rissen während des Trocknungsprozesses von Keramiken Dipl.-Ing. Jakob Kübler

Verbundwerkstoffsysteme auf der Basis Hochleistungskeramik M.Sc. Galea Laёtitia

Nanocomposites for load-bearing bone substitutes

Dipl.-Ing. Anne Mannschatz Entwicklung von Keramik-Keramik-Verbundbauteilen über das Zwei-Komponenten-spritzgießen

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Dipl.-Ing. Thomas Oberbach Biokeramik

Dipl.-Ing. Dominik Andrzej Polsakiewicz

Untersuchung von Struktur- und Eigenschaftsänderung oxidkeramischer Feuerfestmaterialien durch gradierte Strukturierung mittels eines neuentwickelten dreidimensionalen Drucksystems

Dipl.-Ing. Nils Rosenberger Einfluss der Porosität und Porengrößenverteilung auf das Verschleißverhalten von Hochofenrinnenmassen

Dipl.-Ing. Mehdi Salehi

Keramische Membran auf Perowskit-Basis

Dipl.-Ing. Evelyn Schlenther Al2O3-Steel composites fabricated by Ti-activated infiltration

Dipl.-Ing. Leandro Schöttler

Funktionalisierte feuerfeste Werkstoffe für den Unterguss von legierten Stahlgüten Dipl.-Ing. Christoph Sorg

Keramisches Papier Dipl.-Ing. Noémie van Garderen

Development of a new type of highly porous oxygen carrier support for fluidized bad reactors

M.Sc. Xian Xun Yi Refractory materials fort the slide gate application

Laufende Promotionen unter Betreuung von Prof. Schlegel

Dipl.-Ing. Torsten Dietz

Porenbildung im Porenbeton Dipl.-Ing. Kathrin Häußler

Formgebung von CSH-Massen Dipl.-Ing. Jana Hubálková

Gefügeanalyse von Werkstoffen aus dem Stoffsystem CaO – Al2O3 Dipl.-Ing. Jan Sachl

Herstellung und Beurteilung von Schaumbeton

3.5. Habilitationen

3.5.1. Laufende Habilitationen

Dr. Réka Barabás Process design to obtain HAP-based materials with desired properties

Dr. rer. nat. Roland Bayer

Celluloseether-Bindemittel für die bildsame Formgebung Dr. rer. nat. Harry Berek

Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften von Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen

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Dr. Dmitry Borzov Einsatz von neuartigen umweltfreundlichen Bindemitteln für kohlenstoffhaltige Feuerfesterzeugnisse

Dr. Andreas Mertke Untersuchungen zum betrieblichen Verschleiß von MgO-C-Pfannen gleichartiger Zustellung

Dr. Ewald Pfaff

Mischleiter auf Perowskit-Basis Dr.-Ing. Wolfgang Schärfl

Innovative Fertigungsverfahren in der keramischen Technologie 3.6. Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

- Ordentliches Mitglied der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig - Ordentliches Mitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (ACATECH) - Vorstandsmitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG) - Vorstandsvorsitzender des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Leiter des Fachausschusses „Feuerfestwerkstoffe“ der DGM e.V. - Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM) - Mitglied des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute e.V. (VDEh)

Fachausschuss „Feuerfeste Baustoffe“ - Mitglied des Redaktionsausschusses in Ceramic Forum International (cfi) - Mitglied des Redaktionsausschusses in Refractories World Forum - Mitglied des Redaktionsausschusses in Journal of Ceramic Science and Technology - Mitglied des Forschungsbeirates der AiF - Mitglied des Dresdener Gesprächskreises für Wissenschaft und Wirtschaft e.V. - Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg e.V.

Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. E. Schlegel - Ordentliches Mitglied der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig - Mitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften acatech München/Berlin - Mitglied des Kuratoriums des Dresdener Gesprächskreises für Wissenschaft und Wirtschaft e.V. - Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift „Ceramics“, Praha - Mitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied des Vereins der Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg e.V. - Mitglied des „Rates für gute wissenschaftliche Praxis“ des Internationalen Hochschulinstituts Zittau - Mitglied des Vereins Altersversorgung für angestellte Professoren und Hochschullehrer neuen Rechts

und Angestellte im höheren Dienst der Behörden in den neuen Bundesländern e.V. (VAV)

Dr. rer. nat. H. Berek - Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM), Arbeitskreis Zellulare Werkstoffe

Dr. rer. nat. B. Ullrich

- Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG), Vorsitzender des Fachausschusses „Geschichte der keramischen Technik“

Dr.-Ing. G. Schmidt - Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg e.V. - Beauftragter des Senates der TU Bergakademie Freiberg für Studierende mit Behinderung

Dr.-Ing. H. Seifert

- Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG) - Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg e.V.

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Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht - Mitglied des Kollegiums der Techniker, Ingenieure und Wirtschaftler Deutschlands - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG) - Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg e.V. - Gründungs- und Vorstandsmitglied des Vereins „@ktivEnergiehaus-Institut e.V.“ - Mitglied des Hochschullehrerverbands

Dr.-Ing. D. Melzer - Gründungsmitglied und Schatzmeister des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG)

Leiter des Fachausschusses „Werkstoffprüfung“ - Mitglied des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute e.V. (VDEh)

Fachausschuss „Feuerfeste Baustoffe“ - Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg e.V.

Dr.-Ing. M. Hampel - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft

Dr.-Ing. V. Stein - Mitglied des Vereins Deutscher Ingenieure e.V. (VDI) - Mitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.

M.Sc. V. Roungos - Mitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.

M.Sc. W. Moulin Silva - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG) - Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM) - Member of The American Ceramic Society (ACerS)

Dipl.-Ing. C. Faßauer - Mitglied des Vereins Deutscher Ingenieure e.V. (VDI) - Mitglied der Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. (DECHEMA)

Dipl.-Ing. C.Weigelt - DGM -Fachausschuss Zellulare Werkstoffe - Mitglied der DGM, Arbeitskreis Zellulare Werkstoffe

Dipl.-Ing. St. Schafföner - Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V. (DGM) - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG) - Member of The American Ceramic Society (AcerS) - Mitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.

3.7. Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien, Seminaren und Messen

01.-02.03.2012 DLR-Arbeitskreis Verstärkung von Keramik-Werkstoffen in Stuttgart Vortrag „Charakterisierung von TRIP-Matrix-Verbundwerkstoffen mittels EBSD und In-Situ-XCT“ von H. Berek und C.G. Aneziris 26.-29.03.2012 EBSD Workshop 2012 in Teddington, UK H. Berek 26.4.2012 DGM Arbeitskreis Cellulare Werkstoffe in Heuchelheim Vortrag „In situ XCT-Untersuchungen zellularer Materialien unter Druckbelastung“ von H. Berek, U. Ballaschk, J. Hubálková und C. G. Aneziris

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03.05.2012 Seminar „Sicheres Arbeiten in Laboratorien, in denen mit Gefahrstoffen gearbeitet wird“, Meißen, Unfallkasse Sachsen C. Faßauer

09.-10.05.2012 Seminar „Tätigkeiten mit Gefahrstoffen am Arbeitsplatz“, Augustusburg, Unfallkasse

Sachsen C. Faßauer

15.06.2012 Fachtagung Studienunterstützung für Studenten mit Behinderung, FU Berlin G. Schmidt 09.09.-16.09.2012 Symposium ESOMAT2012 in Sankt Petersburg Vortrag „Martensitic phase transformations in composites of TRIP-steel and zirconia particles” von A. Weidner, H. Berek, C. G. Aneziris, und H. Biermann 12.09.-15.09.2012 18. Internationale Baustofftagung „ibausil“ in Weimar Prof. Dr. E. Schlegel, Dr.-Ing. G. Schmidt 20.-21.09.2013 WTK –Werkstofftechnisches Kolloquium in Chemnitz

Vortrag „Multifunktionale kohlenstoffgebundene Filter für die Metallschmelzefiltration“ von M. Emmel, C. Aneziris, A. Stolle

Vortrag „Optimierung der Herstellung von Schaumkeramiken aus Al2O3“ von C. Voigt, C. Aneziris

   08.-10.10.2012 SFB 799-Graduiertenkolleg, Herbstschule 2012, Bautzen

Vorträge zum Stand der Forschung und der geplanten Arbeiten in der 2. Phase von H. Berek, C. Weigelt, M. Oppelt, M. Hasterok, C. Wenzel, U. Ballaschk

18.-21.10.2012 6. Internationales Feuerfestsymposium, Zhengzhou, China

Vortrag „Refractories with Improved Thermal Shock Performance Serving Low Carbon Economy” von C.G. Aneziris, V. Roungos, S. Dudczig, M. Emmel

Vortrag „Novel Processing of Refractories“ von S. Schafföner, C.G. Aneziris

07.11.-09.11.2012 Tagung CELLMAT2012 in Dresden

Vortrag „Investigation of phase transformations in TRIP-steel / Mg-PSZ MMC honeycomb structures under compressive load by in situ X-ray computed tomography (XCT) and electron back scatter diffraction (EBSD)”

von H. Berek, U. Ballaschk, C. G. Aneziris, S. Hahn Vortrag “X-ray Microtomography of Ceramic Foam Filters for Molten Metal Filtration”

von J. Hubálková, C. Voigt, M. Emmel, C.G. Aneziris 27.11.2012 Institut für Werkstoff- und Fügetechnik an der Otto-von-Guericke-Universität

Magdeburg, Institutsseminar Vortrag „Weiterentwicklung und Anpassung neuer Methoden der Mikrostrukturanalyse für keramische Systeme mit Phasenumwandlungen“ von H. Berek 04.12.2012 Forschungskolloquium des SFB 799, Freiberg Vorträge zum Stand der Forschung und der geplanten Arbeiten in der 2. Phase von H. Berek, C. Weigelt, M. Oppelt, M. Hasterok und C. Wenzel

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3.8. Preise

Stefan Schafföner: Promotionsstipendium der Studienstiftung des deutschen Volkes Patrick Gehre: Gustav-Eirich-Award Erster Preis für seine Arbeiten auf dem Gebiet korrosionsresistenter Feuerfestwerkstoffe für den Einsatz in Flugstromvergasern anlässlich des 55. Internationalen Feuerfestkolloquiums Thema der Arbeit: „Possible design of chrome oxide free refractory castables with corrosion resistance against molten coal slag for use in slagging gasifiers Dr. Wagner Moulin Silva: Al Allen Award for the best published refractories paper 2011-2012 Preis der American Ceramic Society für die beste Publikation auf dem Gebiet der feuerfesten Werkstoffe

3.9. Pressemeldungen

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Professur Glas- und Emailtechnik    

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4. Professur Glas- und Emailtechnik

4.1. Publikationen

4.1.1. Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern Weigand, R.; Hessenkemper, H.; Rössel, A.-K.; Tritschel, D.; Hübner, L.; Mai, F.: Potential for Savings in the Container Glass Industry. Refractories Manual (2012), S. 28-32 Sarkisov P.D.; Orlova L.A.; Popovich N.V.; Bruntsch R.; Chainikova A.S.; Klinkmueller K.; Shchegolova N.E.: Sintering and crystallization during the production of strontium-anortite glass ceramic. Steklo I Keramika Nr.9/2012, S. 28 - 36 4.1.2. Vorträge und Poster Weigand, R.; Rössel, A.-K.: Veredelung von Tropfringen zur Eigenschaftsverbesserung von Glasartikeln. Fachausschuß IV, Würzburg, 27.03.2012 Weigand, R.; Rössel, A.-K.: Veredelungsstrategien für Feuerfestmaterial im Glasschmelzkontakt. 28. Zwieseler Fachschulkolloquium, Zwiesel, 07.-08.05.2012 Lüpfert, M.: Neue Solarkollektoren aus Glas. Vortrag beim 28. Zwieseler Fachschulkolloquium. 07./ 08.05.2012 Lüpfert, M.: Grüne Solarkollektoren aus schwarzem Glas. Poster und Standbetreuung auf der Hannover Messe Industrie. 23.-27.04.2012 Weigand, R.; Hessenkemper, H.; Rössel, A.-K.: Improvement of glass making refractories. 4th International Congress in Ceramics, Chicago, 15.-19.07.2012 Ryssel, J.; Lüpfert, M.: Glasschaum – Werkstoff für vielfältige Anwendungen. Poster und Standbetreuung auf der Messe Materialica in München. 23.-25.10.2012

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4.2. Fo

4.2.1. Ab

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Die Idee, die Kühlung zwischen zwei Walzen zu realisieren, konnte nicht umgesetzt werden. Die thermische Zerstörung des Glases an den Oberflächen ist zwar Beweis für eine gute Kontaktierung und einer damit verbundenen Wärmeübertragung, eine relevante Verspannung der Scheiben war jedoch nicht zu beobachten. Dieser Lösungsansatz wurde daher fallengelassen. Im weiteren Projektverlauf wurde eine Lösungsmöglichkeit aufgegriffen, welche die chargenweise Kühlung mit der kontinuierlichen Kühlung kombiniert, die Kühlung mittels Bandplatte. Hierbei wird das heiße Glas von den einzelnen Segmenten der Bandplatte gegriffen und gleichzeitig transportiert. Das Glas wird dadurch einer ständigen Kühlung unterworfen, die Relativgeschwindigkeit zwischen Glas und Bandplatte (Graphitsegmente) ist gleich. Es kommt dadurch zu keiner Unterbrechung der Kühlung mehr, welche eine Rückerwärmung des Glases zur Folge hätte.

Auf den Bildern ist die Bandplatte aus ihren Graphitsegmenten zu erkennen. Die Bandplatte kann kontinuierlich betrieben werden, aber auch im Reversierbetrieb. Ausgiebige Tests werden Anfang 2013 am IKGB durchgeführt.

Heißportionierung und Heißkantenveredelung für energieeffiziente Herstellung von Solarglas

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper/Dipl.-Ing. M. Hötzel Laufzeit: 04/10 – 01/13 Partner: DLR Mittel: 420.000 EUR

Motivation Ziel des Projektes ist es, das Trennen und das Kantenveredeln von Flachgläsern bei erhöhten Temperaturen durchzuführen, um so energieeffizient und kostengünstig Gläser für die Photovoltaikindustrie herzustellen. Die Eigenschaften der Gläser werden hinsichtlich ihrer mechanischen, chemischen, optischen Eigenschaften und auf ihre Eignung als Solarglas beurteilt. Die Laborversuche wurden an einer halbindustriellen, kontinuierlichen Glasschmelz- und –walzanlage fortgeführt. Die Schmelzleistung dieser Anlage betrug bis zu 350 kg/h. Die Untersuchungen zeigten, dass ein Walzen von dünnem Glas kleiner 2 mm realisierbar ist und erreicht werden kann.

Das Glas heiß zu trennen ist durch den Einsatz eines neuartigen Schneidmechanismus bei 500°C erfolgreich durchgeführt worden. Die Abbildung zeigt Bruchkanten im Vergleich zu einem Glas, welches bei Raumtemperatur gebrochen wurde.

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Dies ermöglicht eine Portionierung noch vor dem Kühlofen und somit den Schritt einer effektiven Kantenoptimierung. Diese Kantenoptimierung wird in einem weiteren Versuch an der halbindustriellen Anlage im Januar 2013 stattfinden.

Weiterhin wurden neuartige Transportsystem für heißes Flachglas an der Anlage getestet. Es konnte festgestellt werden, dass das Leidenfrost-Phänomen genutzt werden kann, um eine geringere Mikrorauigkeit von Walzgläsern zu erzeugen. Funktionsgerechte Verbindung auf Glasbasis eines Sensorstabes mit einem Hüllrohr

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. S. Hönig, Dipl.-Ing. H. Landfermann-Hessenkemper

Laufzeit: 09/11 – 03/12 Partner: PROMECON Prozess- und Messtechnik Conrads GmbH Mittel: 60.000 EUR

Motivation Für eine bestehende Verbindungstechnologie zwischen einem Sensorstab und einem Hüllrohr auf Keramikbasiswürden wesentliche Verbesserungsmöglichkeiten erarbeitet, die die Funktionstüchtigkeit unter komplizierten Betriebsbedingungen gewährleisten sollen. Das konnte u. a. durch eine Emaillierung des Edelstahl-Sensorstabes erreicht werden. Rußbrandbeständige Edelstahlemaillierung

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. S. Hönig Laufzeit: 12/11 – 11/12 Partner: tti Technologietransfer und Innovationsförderung Magdeburg GmbH Mittel: 67.000 EUR

Motivation Edelstahlemaillierungen werden, im Vergleich zu konventionellen Emaillierungen auf Stahlblech, selten eingesetzt. Sie sind technologisch anspruchsvoll, weil eine spezielle Blechvorbehandlung nötig ist, um gute Haftung zu erzielen. Die eingesetzten Emailfritten sind in der Regel speziell für Edelstahl entwickelt worden. Die Einsatztemperaturen liegen dabei nicht oder nicht wesentlich höher als bei konventionellen Stahlblechemails, also bei maximal 400°C … 500 °C, kurzzeitig kann auch mit ca. 600 °C belastet werden.

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Diese anspruchsvolle Technologie der Edelstahlemaillierung wird von der vom Vertragspartner betreuten Firma beherrscht. Die Erzeugnisse erfüllen alle Anforderungen an Abgassysteme für verschiedene Brennstoffe bis auf die Rußbrandbeständigkeit. Diese wird bisher nur von keramischen Systemen erreicht. Beim Test auf Rußbrandbeständigkeit (DIN EN 1859) wird das Abgassystem Heißgas mit definiertem Volumenstrom von 1000 °C über 30 Minuten ausgesetzt. Danach darf keine Beeinträchtigung der Funktionalität des Systems (u. a. Gasdichtheit, Regenwasserbeständigkeit) auftreten. Es wurde ein Edelstahl-Hochtemperaturemail entwickelt, das bei moderaten Temperaturen eingebrannt werden kann und einen hohen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, womit eine gute Haftung zum verwendeten Edelstahl erreicht wird. Unter Laborbedingungen wurde die Rußbrandbeständigkeit nachgewiesen. In Verlängerung der Projektlaufzeit bis 03/2013 wird die industrielle Umsetzung (Herstellung des Emailschlickers) begleitet. Entwicklung eines Produkts mit Korrosionsschutzeigenschaften zur Verbesserung der Lagerbeständigkeit für Flachglashalbzeuge ohne Verwendung von Bor- und Adipinsäure

Bearbeiter: Dipl.-Chem. Michael Hubrich, Dipl.-Ing. Martin Groß Laufzeit: 10/11 – 12/12 Partner: KSL staubtechnik gmbh Mittel: 54.000 EUR

Glaskorrosion verursacht bei gelagerten Flachgläsern massive wirtschaftliche Schäden. Um dem entgegen zu wirken, werden dem Trennpuder, welches ein Reiben der Glasscheiben aneinander verhindern soll, antikorrosive Zusätze beigemengt. Die bisher verwendeten Substanzen sind nicht mehr anwendbar bzw. nicht ausreichend wirksam. Deshalb soll in diesem Projekt eine neue korrosionshemmende Substanz entwickelt werden. Dazu wurde ein neues Verfahren eingeführt, mit welchem Substanzen schnell und einfach auf ihre korrosionshemmende Wirkung getestet werden können. Das Glas mit der Substanz wird einem starken korrosiven Angriff im Autoklav ausgesetzt. Dabei verändert sich durch Korrosionsreaktionen der Oberfläche die Transmission des Glases. Aus dieser Transmissionsänderung wird eine Korrosionskennzahl berechnet, die die Stärke der Korrosion gut widerspiegelt. Mit diesem neuen Verfahren war es möglich, korrosionshemmende Substanzen mit einem völlig neuen Wirkprinzip ausfindig zu machen. Einige dieser Substanzen sind den bisher verwendeten Produkten deutlich überlegen. Sie führen zu einer Verringerung der Glaskorrosion ohne auf der Oberfläche chemisch stark veränderte Schichten zu bilden. Derzeit laufen Industrietests, um die Wirksamkeit des Produkts in der laufenden Produktion zu testen. K

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Die Lösung könnten Glasfasern darstellen. Doch herstellungsbedingt müssen die Fasern extrem alkali-beständig sein. Selbst AR-Fasern mit hohem ZrO2-Gehalt überstehen den Autoklav-Prozess kaum. Ziel der Forschungsarbeit ist es daher, möglichst günstiges Glas wie Kalk-Natron-Silikatglas so zu veredeln, dass es den Anforderungen gewachsen ist. Darüber hinaus sollen weitere Glassysteme auf die Alkali-Beständigkeit untersucht und der Einsatz als Verstärkungselement untersucht werden. Auch die gleichmäßige Fasereinbringung stellt eine Schwierigkeit dar, denn nach dem Treibprozess dürfen die Fasern nicht lokal verteilt sein. Unterstützt werden diese Versuche mittels einer mathematisch-numerischen Berechnung.  

Oberflächenveredlung von Faserglas

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper/Dipl.-Ing. K. Kretschmer Laufzeit: 08/10 – 07/13 Projektträger: SAB (ESF) Mittel: 145.000 EUR

Motivation Das Vorhaben umfasst die energieeffiziente Herstellung und chemische Veredlung von Glasfasern mit dem Ziel begrenzt verfügbare Rohstoffe einzusparen, Schmelztemperaturen zu senken und damit den Energieverbrauch sowie den Verschleiß im Wannen- und Düsenbereich zu vermindern.

Dabei wird ein teilweiser Ersatz teurer Spezialgläser, wie E-Glas oder AR-Glas durch veredelte Massengläser (Kalknatronsilikatglas) und hoch aluminiumhaltige Reststoffgläser angestrebt.

Die chemische Veredlung des Faserglases bewirkt eine Erhöhung der chemischen Beständigkeit und der Festigkeit der. Dadurch ergeben sich zum einen neue Einsatzbereiche entsprechend behandelter Fasern, weiterhin können die Produktionskosten bei der Herstellung gleicher Qualitäten gesenkt werden. Der Ansatzpunkt für das Verfahren ist die Tatsache, dass die Eigenschaften der Glasfasern hauptsächlich durch die Chemie und Beschaffenheit der Glasoberfläche bestimmt werden.

Die hydrolytische Beständigkeit konnte damit um ein Vielfaches erhöht werden. Um die Zugfestigkeiten der Fasern zu verbessern, wird an der Entwicklung einer Schutzschicht gearbeitet, die die Glasfasern vor Wasserdampfkorrosion und mechanischen Beanspruchungen schützt. Alle Veredelungsschritte fügen sich direkt an den Herstellungsprozess an, eine Nachbehandlung ist nicht nötig.

Das Projekt wird seit August 2010 mit Mitteln des Europäischen Sozialfonds zur „Stärkung der Leistungsfähigkeit der Hochschulen (SMWK)“ und des Freistaates Sachsen durch die Sächsische Aufbaubank für drei Jahre gefördert. Es läuft unter dem Förderprogramm zur Vereinbarkeit von Familie und wissenschaftlicher Karriere.

Entwicklung kostengünstiger und umweltschonender Solarthermiekollektoren

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper/Dipl.-Ing. M. Lüpfert Laufzeit: 04/11 – 03/13 Partner: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) Vaillant GmbH Mittel: 211.500 EUR

Motivation Derzeitig am Markt verfügbare Flachkollektoren zur thermischen Nutzung solarer Energie sind einerseits teuer und besitzen andererseits kaum noch Potenzial zur Leistungssteigerung oder Kostensenkung. Um die Verbreitung der Solarthermie zu fördern, müssen daher neue Konzepte für Solarkollektoren entwickelt werden.

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An einem solchen Konzept soll in dem seit April 2011 bearbeiteten Projekt am Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik geforscht werden. Hierbei besteht die Idee darin, ein Glas als Absorber einzusetzen. Dieses Glas wird nahezu vollständig aus Reststoffen hergestellt, was besonders ressourcenschonend und kostengünstig ist. Außerdem soll der gesamte Kollektor aus nur wenigen Komponenten aufgebaut sein und dadurch sehr einfach sowie kostengünstig hergestellt werden können. Das Projekt soll sich mit der konkreten Entwicklung von Fertigungstechnologien zur Herstellung der Hauptkomponente (Schaumglasgrundkörper) sowie zur Verbindung der Einzelkomponenten und mit der Gestaltung der Kollektorgeometrie beschäftigen.

In den ersten Monaten des Projektes wurden hauptsächlich verschiedene industrielle Reststoffe auf ihr Schäumungsverhalten hin untersucht. Hierbei wurden beispielsweise die Blähmittel oder auch das Temperaturregime für die Schäumung variiert. Weiterhin wurden verschiedene Werkstoffe für die Formen, in denen das Glas geschäumt werden soll, theoretisch betrachtet und in ersten Laborversuchen bewertet. Daneben wurden auch Überlegungen und energetische Berechnungen zur Gestaltung von Ofen- und Heiztechnik für den Schäumungsprozess angestellt. Als weiteren wesentlichen Fertigungsschritt zur Herstellung des Kollektors wurden Technologien zur Verbindung der Einzelteile (Schaumglas, Flachglas, Rohrleitungsanschlüsse) theoretisch erarbeitet und praktisch untersucht.

Entwicklung einer Reparaturglasur für Sanitärkeramik

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. S. Hönig Laufzeit: 07/1 – 06/13

Partner: Villeroy & Boch AG Mittel: 25.000 EUR

Motivation Ziel des BMBF-Verbundprojekts ECORepair (www.ecorepair.info) ist die Entwicklung einer energieeffizienten und ökonomisch sinnvollen Verfahrenstechnik zur Reparatur von Glasurdefekten an sanitärkeramischen Erzeugnissen. Dies beinhaltet sowohl die Entwicklung eines Reparaturwerkstoffes als auch die Entwicklung eines individuell angepassten Verfahrens. Es wird eine Verfahrenstemperatur unterhalb des Quarzsprunges bei 573 °C angestrebt. Partner sind u.a. Villeroy & Boch und das INM Saarbrücken. Bisher wird die fehlerhafte Stelle ausgeschliffen, mit der normalen Glasur repariert und bei üblicher Brenntemperatur von ca. 1200 °C erneut gebrannt. Wir wollen mit einer niedrigerweichenden Glasur reparieren. Da solche Glasuren hohe Ausdehnungskoeffizienten und schlechte chemische Beständigkeit haben, soll der Ausdehnungskoeffizient über inerte Zuschläge angepasst und die chemische Beständigkeit durch einen dünnen SiO2-Überzug auf Sol-Gel-Basis erreicht werden.

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Prädikative Prozesssteuerung für regenerative U-Flammen-Glasschmelzwannen auf Basis modularer Modelle innerer Energieflüsse und Stoffbilanzen zur Optimierung von Energieverbrauch und Ausbeute

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Math. S. Matthes Laufzeit: 01.01.2012 – 31.12.2013 Partner: STG Combustion Control GmbH & Co KG Mittel: 174,786 €

Motivation Das Ziel des FuE-Projekts ist es, den Energieverbrauch von Glasschmelzwannen durch eine optimierte Steuerung und Überwachung der Regeneratoren, der Verbrennung und der Glasschmelzwanne in der Größenordnung von bis zu fünf Prozent zu verringern. Dazu sind Entwicklungen von neuen Steuerungskonzepten mit angepasster Messtechnik notwendig, welche als modellbasiertes Programm für Steuerungssysteme (SPS) als innovatives Produkt mit den dafür notwendigen Dienstleistungen den Glasschmelzfirmen zur Verfügung gestellt werden sollen.

Schaumglas-Email-Paneele Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. S. Hönig Laufzeit: 04/12-03/14 Partner: Omeras GmbH, Lauter Mittel: 175.000 EUR

Motivation Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von Schaumglas-Email Paneelen vorrangig für den Tunnel- und U-Bahn Bau, wobei die Vorteile beider Baumaterialien verbunden werden. Damit würde ein neuartiger Werkstoffverbund eines Dreikomponentensystems entstehen: Schaumglas – Email – Metall - Email mit weitreichenden Potentialen auch in anderen Anwendungsbereichen: Die Rückseiten der Paneele werden nach heutigen bekannten Fertigungsverfahren mit 2-Komponenten-Klebern unter Temperatur und Druckbeaufschlagung mit anderen Materialien wie Gipskarton, Hartschaum oder Aluminiumwabe verklebt. Zur Vermeidung von giftigen Gasen im Brandfalle soll die Verbindung der Materialien durch einen noch zu entwickelnden Brenn/Schmelzprozess im Ofen und nicht durch einen Klebeprozess mit organischen Materialien erfolgen. Um bestimmte Brandschutzanforderungen zu erfüllen, kann Hartschaum nicht verwendet werden, auch der Zweikomponentenkleber ist eine Schwachstelle. Als alternative Isolationsmaterialien sind aus dem Bauwesen Calciumsilikat- und Schaumglasplatten bekannt, die jedoch bisher auch mit organischen Klebern aufgebracht werden. Es gibt keine Erfahrungen über das Verschmelzen von Emails mit anderen glasigen Produkten. In verschiedenen Bereichen der Glastechnik sind Glas-Glas sowie Glas-Metallverschmelzungen bekannt, die jeweils genau aufeinander abgestimmte Materialien erfordern. Im Bereich der keramischen Materialien sind anorganische Kleber (Keramikkleber) bekannt, die z. B. mikroporöse keramische Wärmedämmstoffe für den Ofenbau miteinander verkleben. Diese Materialien haben in der Regel einen relativ niedrigen Ausdehnungskoeffizienten und sind nicht mit den hier eingesetzten kompatibel. Da Schaumglas und Email gleichartige Materialien sind, bietet es sich an zu versuchen, beide Komponenten direkt zu verschmelzen, möglichst in einem Schritt mit dem Einbrennen des Deckemails (Variante 1). Eine weitere Möglichkeit besteht darin, statt eines organischen Klebers ein Lotglas zu verwenden, so dass die Verschmelzung bei niedrigeren Temperaturen stattfinden kann, dann allerdings in einem zusätzlichen Schritt (Variante 2). Eine dritte Variante ist das direkte Aufschäumen von Glas während des Emaileinbrandes (Schaumemail). Hier muss man davon ausgehen, dass keine hohe Schichtdicke erreicht werden kann, so dass die Wärmedämmwirkung gering sein wird, was aber für viele Anwendungen ausreichend ist.

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Thermochemisches Härten dünner Gläser

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. Thomas Voland Laufzeit: 11/12-10/14 Partner: SOF Equipment GmbH Mittel: 175.000 EUR

Motivation Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Prozesstechnologie aus einer Kombination von thermischen und chemischen Vorspannen, um ein Glas zu erzeugen, das höhere Festigkeitswerte als rein thermisch verfestigtes Glas erreicht, höhere Mikrohärte, Kratzfestigkeit und hydrolytische Beständigkeit aufweist und bei dessen Herstellung im Chargenbetrieb Taktzeiten von höchstens 10…20 Minuten benötigt werden. Dabei sollen handelsübliche Massengläser zum Einsatz kommen. Es soll ein Prozess sowie eine thermochemische Härteanlage entwickelt werden, der die Behandlungsdauer bei einer moderaten Erhöhung der Bruchfestigkeit im Vergleich zum thermischen Vorspannen minimiert, sowie weitere Eigenschaften verbessert. Dünne hochfeste, preiswerte Gläser werden in vielen Anwendungsgebieten, wie beispielsweise die Herstellung von schusssicheren Gläsern, dünnen Fenstergläsern für Gebiete mit hoher Windlast oder als mittlere Scheibe im Dreifach-Isolierglas eingesetzt.

Untersuchungen zur Reduzierung des Schaums an einer halb-industriellen Glasschmelzwanne

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. K. Al Hamdan Laufzeit: 01/11 – 12/12 Partner: P-D Glasseiden GmbH Oschatz Mittel: 39.693 EUR

Motivation Ziel der Versuche ist Reduzierung des Schaums bei ECR-Glasfaserherstellung und Untersuchungen zum Einfluss der Scherben (alte geschlichtete Faser) auf das Schmelzverhalten des Gemenges und Einstellung des Redoxzustandes von Glasgemenge.  

Simultane Gewinnung von Indium, Blei und Glas durch Recycling von Verbundwerkstoffen,

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. habil. R. Bruntsch / Dr.-Ing. K. AlHamdan

Laufzeit: 05/12 - 06/14 Partner: Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie

4.3. Studentische Arbeiten

4.3.1 Ingenieurpraktika

Der Einfluss von P2O5 in Kombination mit einem Seltenerdoxid auf ausgewählte Glaseigenschaften Bearbeiter: Heike Stübner Betreuer: Dr-Ing. S. Hönig/Prof. Dr. –Ing. H. Hessenkemper/ Dr.-Ing. M. Rada, VŠHT Praha

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In der Arbeit werden die Auswirkungen kleiner P2O5-Gehalte in drei verschiedenen Silikatgläsern auf wichtige technologische und technische Eigenschaften dieser Gläser untersucht. Dazu wurden Tiegelschmelzen hergestellt, Glasproben präpariert und die Eigenschaften bestimmt. Die Präparations- und Messmethoden werden beschrieben. Alle Gläser enthalten 0,1 Ma.-% Gd2O3 und der P2O5-Gehalt wurde von 0,1 bis 0,7% variiert. 4.3.2 Studienarbeiten

Glasfaserverstärkter Blähton Bearbeiter: Dorothee Ullrich Betreuer: Dipl.-Ing. F. Mai/Prof. Dr. –Ing. H. Hessenkemper Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einbringen von Glasfasern in den Blähton, denn eine Faserverstärkung kann zu einer effektiven Festigkeitssteigerung ohne deutlicher Erhöhung der Dichte oder Änderung der äußeren Konstruktion führen. Somit können durch eine Erhöhung des Blähtonanteils eine geringere Dichte und eine größere Wärmedämmung des Betons erreicht werden und die Zementkosten gesenkt werden. Eine Verstärkung mit Stahlfasern ist schon bekannt, die aber beim Einsatz über einen längeren Zeitraum eine Korrosion des Stahls mit sich bringt. Daher wird an der Möglichkeit gearbeitet, die Stahlfasern durch Glasfasern zu ersetzen. Festigkeitssteigerung beim Glasschaum Bearbeiter: Markus Neubert Betreuer: Dipl.-Ing. M. Lüpfert/ Prof. Dr. –Ing. H. Hessenkemper Ziel der Studienarbeit war es, einige verfahrenstechnische Grundlagen zur Festigkeitssteigerung eines Glasschaumes zu erarbeiten. Zunächst sollten Möglichkeiten zur Festigkeitssteigerung aus der Literatur und aus Grundlagenwissen hergeleitet werden. Aus diesen wurden drei Technologien unter Berücksichtigung ihrer Aufwand/ Nutzen - Verhältnisse für Laborversuche ausgewählt. Diese betrafen die Maximaltemperatur und Haltezeit bei der Schäumung, die Abkühlrate sowie eine Verstärkung mittels Stahlfasern. Neben den mechanischen Eigenschaften wurden auch periphere Auswirkungen, beispielsweise auf Schäumbarkeit, Dichte oder Schaumhomogenität, betrachtet. Untersuchungen zur Kombination des thermischen Vorspannens mit dem chemischen Härten von dünnen Kalk-Natron-Silikatgläsern Bearbeiter: Torsten Lorenz Betreuer: Dipl.-Ing. T. Voland/Prof. Dr. H. Hessenkemper Der Entwicklung verschiedener Oberflächenveredlungsverfahren für Glas wurde und wird am IKGB eine große Aufmerksamkeit zuteil. Ebenso der thermischen und chemischen Härtung von Flachgläsern. Die Arbeit gibt einen Überblick über die Kombination der verschiedenen Oberflächenveredlungen mit dem chemischen Härten. Hierfür wurde ein umfangreicher Versuchsplan für die Probenherstellung entwickelt und die Scheiben anschließend chemisch und mechanisch untersucht. Einfluss von feinen Rohstoffen und Kompaktierung auf Schmelz- und Läuterzeiten von Glasschmelzen Bearbeiter: Sanny Reich/Martin Thalheim Betreuer: Dr.-Ing. K. Al Hamdan Aspekte der Kühlung von Floatglas Bearbeiter: Robby Teuchner Betreuer: Dipl.-Ing. S. Wiltzsch Beurteilung der Eignung unterschiedlicher Oberflächenbehandlungen in Kombination mit dem thermischen Vorspannen dünner Kalk-Natron-Silikatgläser Bearbeiter: Anne Schmidt Betreuer: Dipl.-Ing. T.Börner / Prof. Dr. H. Hessenkemper

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Der Entwicklung verschiedener Oberflächenveredlungsverfahren für Glas wurde und wird am IKGB eine große Aufmerksamkeit zuteil. Ebenso der thermischen und chemischen Härtung von Flachgläsern. Die Arbeit zeigt einen Überblick über die Kombination der verschiedenen Oberflächenveredlungen mit dem thermischen Härten auf. Hierfür wurde ein umfangreicher Versuchsplan für die Probenherstellung entwickelt und die Scheiben anschließend chemisch und mechanisch untersucht. Messung der Kerntemperatur von Flachglas während der Kühlung im Rahmen der ESG-Herstellung; Prüfung eines Messprinzips auf praktische Anwendbarkeit Bearbeiter: Alice Beckert Betreuer: Dipl.-Ing. Michael Kretschmer Im Rahmen der kleinen Studienarbeit soll die Übertragung eines Labormesssystems in die industrielle Praxis validiert werden. Während der Kühlung von Glas (ESG-Herstellung) wird die Oberflächen- und die Kerntemperatur des Glases gemessen. Unterschreitet die Kerntemperatur einen bestimmten Wert (Tg), kann die Kühlleistung deutlich reduziert werden, was zu Einsparungen im Herstellungsprozess dient. Die Arbeit soll Aufschluss darüber geben, ob verschiedenen Glasdicken und Eisengehalte mit dem Messsystem zuverlässig überwacht werden können. 4.3.3 Diplomarbeiten

Untersuchungen zur Oberflächenveredelung von Werkstoffen Bearbeiter: Sabine Walter Betreuer: Prof. Dr. –Ing. H. Hessenkemper/Dipl. –Ing K. Häußler/Dipl. –Ing. L. Hübner Die Lebensdauer von Bauwerken aus Beton könnte entscheidend verlängert werden, wenn es gelänge, betonzerstörende Reaktionen zu unterbinden, die durch von außen in den Beton eindringende Substanzen ausgelöst werden. Die vorliegende Diplomarbeit wurde mit dem Ziel durchgeführt, Baustoffen durch Veredlung oberflächennaher Schichten mit nicht metallisch anorganischen Reststoffen eine erhöhte Dauerhaftigkeit zu verleihen. Im Rahmen dieser Arbeit sollte das Anwendungspotential von Reststoffen aus der Flachglasindustrie zur Betonveredlung ermittelt werden. Mit den Sekundärrohstoffen aus der Glasindustrie wurden Versuche durchgeführt, bei denen eine gezielte Oberflächenbehandlung eine Alkali-Kieselsäurereaktion im oberflächennahen Bereich bewirken soll. Im Rahmen der Versuche wurden Mörtel-Proben mit zwei verschiedenen Pulvern behandelt und verschiedenen Untersuchungen und Korrosionstests unterzogen. Eine Untersuchung der beiden Pulver aus verschiedenen Quellen ergab unterschiedliche chemische Zusammensetzungen, dabei wies das mit SM3 bezeichnete Pulver im Vergleich einen höheren Al2O3-Gehalt auf, der zu einer erhöhten chemischen Beständigkeit des Glases führt. Die daraus resultierende schlechtere Reaktivität führte dazu, dass die weiteren Versuche nur noch mit dem anderen SM, dem SM1 durchgeführt wurden. Da sich im Laufe der Untersuchungen weiterhin herausstellte, dass die angestrebte Reaktion, von diversen Parametern abhängig ist, wurde von Mörtelproben auf reine Zementproben umgestellt anhand derer diese Parameter näher untersucht wurden. Es gibt mehrere Einflussparameter, die sich wiederum gegenseitig beeinflussen. Als zentrale Einflüsse wurden die Probenfertigung und die Lagerungsbedingungen ausgemacht. Die besten Ergebnisse erreichten Proben, die gegossen waren und vor der Behandlung leicht mit Wasser angefeuchtet wurden. Die Temperatur beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeiten der beiden Reaktionen, Hydratation und puzzolanische Reaktion, und sorgt damit für eine beschleunigte und stärkere Festigkeitssteigerung. Reaktionsschichten waren nur an einer Probengruppe unter dem REM sichtbar. In anderen behandelten Proben konnte zwar keine verdichtete Schicht, aber eine veränderte chemische Zusammensetzung der oberflächennahen Schichten nachgewiesen werden. Die Porositätsbestimmung zeigte eine erhöhte Porosität der behandelten Proben, die sich während der Frost-Tau-Wechsellagerungen als positiv erwies. Denn die behandelten Proben zeigten einen verbesserten Frost-Tau(salz)-Widerstand. Industrielle Umsetzung einer Oberflächenveredelung bei der Walzglasherstellung Bearbeiter: Harald Erler Betreuer: Prof. Dr. –Ing. H. Hessenkemper/Dipl. –Ing. M. Hötzel

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Aufgrund einer Geheimhaltungsvereinbarung mit dem industriellen Partner kann keine Beschreibung dieser Arbeit im Jahresbericht veröffentlicht werden. Verfahrenstechnische Grundlagen zum Schäumungsprozess eines Glasbauteils für neue solarthermische Anwendungen Bearbeiter: Julia Ryssel Betreuer: Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper/Dipl.-Ing. M. Lüpfert Untersuchungen zum Vorspannen von dünnem Floatglas durch eine Kombination thermischer und chemischer Prozesse Bearbeiter: Susanne Pinka Betreuer: Dipl.-Ing. Thomas Voland / Prof. Dr. H. Hessenkemper Die Prozesse des chemischen und des thermischen Vorspannens finden bei der Veredlung von Gläsern eine breite Anwendung. Neue Anwendungsgebiete sowie der ständige Entwicklungsdruck bezüglich bestehender Anwendungen erfordern jedoch eine ständige Weiterentwicklung der Veredlungstechnologien. Ebenso muss die Sinnhaftigkeit etablierter Veredlungsmethoden in Kombination mit geänderten Anforderungsprofilen kritisch betrachtet werden. Die Arbeit liefert einen wichtigen Beitrag zur Abschätzung, wann etablierte Prozesse mittlerweile an ihre Grenzen stoßen. Weiterhin werden innovative Veredlungsmethoden getestet und mit bestehenden Technologien verglichen. Die Bewertung der Ergebnisse erfolgte durch die Messung der chemischen, mechanischen und optischen Eigenschaften der behandelten Flachgläser. 4.4 Promotionen

4.4.1 Laufende Promotionen

Dipl.-Chem. Michael Hubrich Herstellung und Charakterisierung modifizierter Glasoberflächen Dipl.-Ing. Kathleen Kretschmer Oberflächenveredelung von Faserglas Dipl.-Ing. Michael Kretschmer Thermisches Härten dünner Gläser Dipl.-Ing. Marc Lüpfert

Entwicklung neuer Technologieschritte zur Herstellung optimierter Solarkollektoren aus Schaumglas

Dipl. –Ing. Liesa Hübner Umsetzung von oberflächenveredelnden Technologien der Massenglasindustrie Dipl.-Ing. Thomas Voland Glasverfestigung Dipl.-Ing. Rolf Weigand Ein Beitrag zur Standzeitverlängerung von Feuerfestmaterial in direktem Glasschmelzkontakt Dipl.-Ing. Sven Wiltzsch Optimierung der Glasschmelzprozesse Dipl. –Ing. Mathias Hötzel

Entwicklung von einer Verfahrenstechnik zur Oberflächenveredelung von verschiedenen Massengläsern

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Dipl.-Math. Sascha Matthes Mathematische Methoden der Glastechnologie

Dipl.-Ing. Martin Groß Glaskorrosion

4.5 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften

Prof. Dr-Ing. H. Hessenkemper - Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG), Fachausschüsse

„Physik und Chemie des Glases „Formgebung“ „Ofenbau und Wärmewirtschaft“ „Glasrohstoffe und Glasschmelze“

- Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.

Dr.-Ing. habil. R. Bruntsch - Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG)

Dipl.-Ing. K. Häußler

- Gründungsmitglied des Vereins MORE Freiberg e.V. - Fakultätsrat Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik - Mitglied Verein „Haus der kleine Forscher“ e.V.

Dr.-Ing. S. Hönig

- Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG), Unterausschuss Glasanalyse im Fachausschuss I

Dr.-Ing. K. Al Hamdan - Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG)

Dipl.-Ing. R. Weigand

- Mitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied des Vereins Gesellschaft von Freunden der Glasfachschule Zwiesel e. V. - Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der Technischen Universität Bergakademie Freiberg

e.V.

Dipl.-Wirt.-Ing. A.-K. Rössel - Mitglied des Vereins Gesellschaft von Freunden der Glasfachschule Zwiesel e. V.

Dipl.-Ing. Liesa Hübner

- Mitglied des Vereins Gesellschaft von Freunden der Glasfachschule Zwiesel e. V. Dipl.-Chem. M. Hubrich

- Mitglied des Vereins Gesellschaft von Freunden der Glasfachschule Zwiesel e. V. - Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der Technischen Universität Bergakademie Freiberg

e.V. 4.6 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren

Fachausschuß IV, Würzburg, 27.03.2012 Weigand, R. (Vortrag)

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Hannover Messe Industrie 23.-27.04.2012 Lüpfert, M. (Standbetreuung)

28. Zwieseler Fachschulkolloquium 07-08.05.2012: Lüpfert, M., Weigand, R. (Vorträge)

Internationaler Emailkongress Köln, 4.-6.6.2012 Hönig, S. (Teilnahme)

4th International Congress in Ceramics, Chicago, 15.-19.07.2012 Weigand, R. (Vortrag) GlassTrend – DGG/HVG – NCNG, München, 18-19 October, 2012 Al Hamdan, K. Wiltzsch, S., Hessenkemper, H. (Vortrag)

Messe Materialica in München 23.-25.10.2012: Ryssel, J.; Lüpfert, M. (Standbetreuung) Messe glasstec 22.-26.10.2012 alle Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Glas (Standbetreuung) Folgende Poster wurden ausgestellt:

- LubriGlass GmbH - KSL - CompGlass - REFRAGLASS - Heißkante & Kontaktkühlung - Schaumglas - Lehrstuhl.

Netzwerkkonferenz der Stiftung Haus der kleinen Forscher Berlin 15.-16.11.2012 Häußler, K.

4.7 Preise

Theodor-Haase-Preis 2012 Christian Räbiger für seine Diplomarbeit zum Thema Optimierung feuerfester Werkstoffe im Glasschmelzkontakt. IQ Innovationspreis Mitteldeutschland Cluster Energie/Umwelt/Solarwirtschaft LubriGlass GmbH (Mathias Hötzel) für Entwicklung eines Schmiermittels für die Glasindustrie 4.8 Sonstiges

Um schon im Vor- bzw. Grundschulalter Kinder für Technik zu begeistern, wurden die „Schlümpfe“, welche zur Nacht der Wissenschaft Premiere hatten, ins Leben

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gerufen. Frau Dipl. – Wirt.–Ing. Anne-Katrin Rössel und Herr Dipl. –Ing. Rolf Weigand begeisterten mehrere Kindergärten und Schulklassen mit ihren Auftritten als Schlumpfine und Schlaubi-Schlumpf. Dabei wurde den Kindern gezeigt, wo Glas überall drinsteckt und was Glas alles kann.

4.9 Pressemeldungen

 

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Professur Baustofftechnik

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5. Professur Baustofftechnik

5.1. Publikationen

5.1.1. Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern

Bier, Th. A.: Sustainable and Advanced Cementitious Materials. International Workshop on Sustainable Materials and Structures - Tokyo proceedings.

Bier, Th. A., Bajrami, A.: Influence of Polymer Addition on Early Microstructure Development in Ternary Binders. ASPIC 2012 proceedings.

Bier, Th. A., Kruglenia, I.: Oberfläche, Reaktivität und Alterungsverhalten von reaktionsfreudigen, mineralischen Komponenten komplexer Trockenmörtel. GDCh-Monographie Band 45.

Bier, Th. A.: Sustainable Construction and the European CEM II Approach. ACTA-2012 proceedings.

Haufe, J., Bier, Th. A.: Non destructive characterization of damage in cementations materials and concrete. ACTA-2012 proceedings.

Haufe, J., von Gynz-Rekowski, C., Bier, Th. A.: High temperature behaviour of spinel castables - impact on microstructural changes. refractories WOLRDFORUM 4, 2012.

Krause, F., Waida, S., Bier, Th.A.: Mörteluntersuchungen zum Einfluß von Stabilisierern auf das Verarbeitungsverhalten selbstverdichtender Betone. GDCh -Monographie Band 45.

Krause, F., Schmidt, G., Bier, Th.A.: Feuchtespeicherfunktion und Feuchtetransport verschiedener Lehme und Lehmbaustoffe. Lehm 2012 Tagungsband.

Krause, F., Schmidt, G., Bier, Th.A.: Sorption Study Of Clay Construction Materials To Enhance Comfort In Buildings. ACTA-2012 proceedings.

Rizwan, S. A. Bier, Th. A.: Blends of limestone powder and fly-ash enhance the response of self-compacting mortars. Construction and Building Materials, 27 (1), 2012.

Westphal, T.: Ergebnisse des Arbeitskreises Rietveldmethode: Vergleichbarkeit von Zementanalysen verschiedener Labore. GDCh -Monographie Band 45.

Westphal, T., Bier, Th. A., Bajrami, A.: Ergebnisse des Arbeitskreises Rietveldmethode: Vergleichbarkeit von Zementanalysen verschiedener Labore. GDCh -Monographie Band 45.

Westphal, T.: Characterisation of Fly Ash. ACTA-2012 proceedings.

Westphal, T., Bier, Th. A.: In-Situ-XRD For Hydration Studies. ACTA-2012 proceedings.

5.1.2. Vorträge und Poster

Bier, Th. A.: Sustainable and Advanced Cementitious Materials. IWSMS 2012 - International Workshop on Sustainable Materials and Structures. Juli 2012, Tokyo, Japan.

Bier, Th. A., Bajrami, A.: Influence of Polymer Addition on Early Microstructure Development in Ternary Binders. ASPIC 2012 - 7th Asian Symposium on Polymers in Concrete, Oktober 2012, Istanbul, Türkei.

Bier, Th. A., Kruglenia, I.: Oberfläche, Reaktivität und Alterungsverhalten von reaktionsfreudigen, mineralischen Komponenten komplexer Trockenmörtel. Tagung Bauchemie, Oktober 2012, Dübendorf.

Bier, Th. A.: Sustainable Construction and the European CEM II Approach. Advanced Concrete Technology and its Applications (ACTA-2012), November 2012, Islamabad, Pakistan.

Krause, F., Schmidt, G., Bier, Th.A.: Feuchtespeicherfunktion und Feuchtetransport verschiedener Lehme und Lehmbaustoffe. Baustoffkolloquium, März 2012, Freiberg. Krause, F., Waida, S., Bier, Th.A.: Mörteluntersuchungen zum Einfluß von Stabilisierern auf das Verarbeitungsverhalten selbstverdichtender Betone. Tagung Bauchemie, Oktober 2012, Dübendorf, Schweiz. Krause, F., Schmidt, G., Bier, Th.A.: Feuchtespeicherfunktion und Feuchtetransport verschiedener Lehme und Lehmbaustoffe. Oktober 2012, Weimar.

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Krause, F., Schmidt, G., Bier, Th.A.: Sorption Study Of Clay Construction Materials To Enhance Comfort In Buildings. Advanced Concrete Technology and its Applications (ACTA-2012), November 2012, Islamabad, Pakistan. Westphal, T., Bier, Th. A.: CO2-reduced concrete using local secondary raw materials. März 2012, Bonn. Westphal, T., Bier, Th. A.: Phase and structure development in rapid setting mortars. April 2012, Halle/Saale. Westphal, T., Bier, Th. A.: Advanced in-situ X-ray diffraction studies on phase development in cementitious materials. Oktober 2012, Freiberg. Westphal, T.: Ergebnisse des Arbeitskreises Rietveldmethode: Vergleichbarkeit von Zementanalysen verschiedener Labore. Tagung Bauchemie, Oktober 2012, Dübendorf. Westphal, T., Bier, Th. A., Bajrami, A.: Einfluss von Fließmittel und Kalksteinmehl auf die frühe Phasen- und Strukturentwicklung in Systemen mit ternären Bindemitteln. Tagung Bauchemie, Oktober 2012, Dübendorf. Westphal, T.: Characterisation of Fly Ash. Advanced Concrete Technology and its Applications (ACTA-2012), November 2012, Islamabad. Westphal, T., Bier, Th. A.: In-situ-XRD for hydration studies. Advanced Concrete Technology and its Applications (ACTA-2012), November 2012, Islamabad. 5.2. Forschungsprojekte

5.2.1. Abgeschlossene Forschungsprojekte

Einfluss von reaktiven Aluminium- und Magnesiumoxid-Zusätzen auf die Korrosions- und Thermoschockbeständigkeit von spinellbildenden Feuerbetonen (DFG, SPP 1418)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. T. Bier / C. von Gynz-Rekowski Laufzeit: 01.03.2009 -28.02.2012 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Motivation Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines thermoschock- und korrosionsbeständigen, monolithischen Tonerde-Spinell Feuerfestwerkstoffes. Insbesondere die Untersuchung der Hochtemperaturreaktionen zwischen den oxidischen Zusätze Al2O3 und MgO sowie des Hochtemperaturverhaltens des Bindemittels und die daraus folgende Wirkung auf die für die Hochtemperaturkorrosion und den Thermoschock relevanten Eigenschaften über die Ermittlung der Mikrostruktur (Phasenzusammensetzung und Gefüge), sowie von Restfestigkeiten und inneren Schädigungen durch Rissbildung sind Teil der geplanten Untersuchungen.   5.2.2. Laufende Forschungsprojekte

CO2 reduced concrete using local secondary raw materials

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. T. Bier / Dr. T. Westphal /Dipl.-Ing. F. Krause Laufzeit: 01.08.2011 - 31.12.2012; verlängert bis 31.21.2013 Partner: Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)

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Motivation Die Zementherstellung ist für bis zu 10% der globalen CO2-Emissionen verantwortlich. Die Verwendung von Aschen, Schlacken und anderen Klinkeraustauschstoffen führt zu einer Reduktion dieser CO2-Emissionen. Art und Qualität der Klinkeraustauschstoffe variiert regional sehr stark. Ziel ist der Transfer moderner Zement- und Betontechnologie nach Pakistan und die entsprechende Adaption an regionale Gegebenheiten. 5.3. Studentische Arbeiten

5.3.1. Kleiner Beleg

Literature Review on Reference Materials for Rheological Measurements on Cement Paste, Mortar and Concrete Verfasser: Jenny Richter Betreuer: Prof. Th. A. Bier Ultraschalluntersuchungen an erhärtenden Mörteln Verfasser: Daniela Hesky Betreuer: Prof. Th. A. Bier 5.3.2. Diplomarbeiten / Masterarbeiten

Development of Reference Materials for Calibration of Cement Paste and Mortar Rheometers Verfasser: Jenny Richter Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier Untersuchungen zur Synthese von Hydroxylellestadit und dessen Rolle bei der Phasenausbildung im Porenbeton Verfasser: Anne Roßberg Betreuer: Prof. Dr.-Ing. T. Bier / Dipl.-Ing. K. Häußler / Dr. A. Stumm / Dr. B. Straube Study of hydration processes of Portland cements blended with supplementary cementitious materials Verfasser: Axel Schöler Betreuer: Prof. Dr.-Ing. T. Bier / Dr. G. Schmidt / Dr. B. Lothenbach / Dr. F. Winnefeld X-Ray investigation of hydration products with reflection and transmission mode Verfasser: Elsa Qoku Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier / Dr. T. Westphal / Prof. Dr. Teuta Dilo Workability and rheological properties of self compacting cementitious materials Verfasser: Jonida Dalipi Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier / Dipl.-Ing. Krause / Prof. Dr. Dervish Elezi Study of limestone powder and ground granulated blast furnace slag as SRM's in self compacting mortar systems Verfasser: Khurram Javeed Betreuer: Prof. Dr.-Ing. T. Bier, Prof. Rizwan, Dr. Torsten Westphal, Johannes Haufe Study of silica fume and fly ash as SRM's in self compacting mortar systems Verfasser: Umair Majeed Betreuer: Prof. Dr.-Ing. T. Bier, Prof. Rizwan, Dr. Torsten Westphal, Johannes Haufe

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Study of metakaoline and glass powder as SRM's in self compacting mortar systems Verfasser: Manan Mansoor Qureshi Betreuer: Prof. Dr.-Ing. T. Bier, Prof. Rizwan, Dr. Torsten Westphal, Johannes Haufe 5.4. Promotionen

5.4.1. Laufende Promotionen

Dipl.-Technologieingenieur Irina Kruglenia Alterung und Oberflächeneigenschaften von Bindemitteln Dipl.-Ing. Ekaterina Makeeva Charakterisierung von Zementleimen mittel Ultraschalltechniken Dipl.-Ing. Franziska Krause Charakterisierung und Optimierung bauphysikalischer Eigenschaften innovativer Lehmbaustoffe 5.5. Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften

Prof. Dr. Thomas A. Bier Vorsitzender VDI Ortsverein Freiberg

Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.

DIN Ausschuss NA 119-05-37-01 AK „Mörtel für Beschichtungen bei der Sanierung von Abwasserkanälen und -leitungen“

Fakultätsrat der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik

Mitglied GDCh - Fachgruppe Bauchemie Dr. T. Westphal Mitglied GDCh - Fachgruppe Bauchemie; Mitarbeit im Arbeitskreis „Rietveld-

Analytik“ der Fachgruppe Dipl.-Ing. J. Haufe Mitglied GDCh - Fachgruppe Bauchemie Mitglied VDI Ortsverein Freiberg Dipl.-Ing. F. Krause Mitglied GDCh - Fachgruppe Bauchemie Mitglied VDI Ortsverein Freiberg 5.6. Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren

DAAD Workshop Deutsch-Pakistanische Forschungskooperationen – Bonn – 29.3.2012 Dr. T. Westphal ICMA (International Cement Microscopy Association) Conference – Halle/Saale – 1.4.-5.4.2012 Prof. Dr. Thomas A. Bier, Dr. T. Westphal, Dipl.-Ing. J. Haufe, Dipl.-Ing. F. Krause IWSMS 2012 - International Workshop on Sustainable Materials and Structures – Tokyo, Japan – 5.7.-6.7.2012 Prof. Dr. Thomas A. Bier 18. ibausil – Weimar – 12.9.-15.9.2012 Prof. Dr. Thomas A. Bier, Dr. T. Westphal, Dipl.-Ing. F. Krause ADDE Kolloquium 100 Jahre Röntgenbeugung – Freiberg – 1.10.-2.10.2012 Dr. T. Westphal

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ASPIC 2012 - 7th Asian Symposium on Polymers in Concrete – Istanbul, Türkei – 3.10.-5.10. 2012 Prof. Dr. Thomas A. Bier Lehm 2012 – Weimar – 5.10.-7.10. 2012 Dipl.-Ing. F. Krause Bauchemie –Dübendorf – 11.10.-12.10.2012 Prof. Dr. Thomas A. Bier, Dr. T. Westphal, Dipl.-Ing. F. Krause Advanced Concrete Technology and its Applications (ACTA-2012) – Islamabad (Pakistan) – 6.11.-7.11.2012 Prof. Dr. Thomas A. Bier, Dr. T. Westphal, Dipl.-Ing. J. Haufe, Dipl.-Ing. F. Krause 5.7. Sonstiges

Ausrichten des Hochschullehrertreffens Werkstoffe des Bauens – Freiberg – 12.7.-13.7.2012

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Materialien auf Alkalialumosilikatbasis zeigten eine starke Rissneigung im Formgebungsprozess. Durch die Zugabe von gebranntem Eigenmaterial konnten ebenfalls plattenartige Geometrien erzeugt werden. Die hergestellten Bauteile wurden anschließend in einem realitätsnahen Prüfverfahren getestet. Es stand ein sogenannter Gradientenofen zur Verfügung, der den Aufbau eines Ofensegmentes bestehend aus Feuerbeton, Wärmedämmschicht und Ofenausblech simuliert. Alle Schichten wurden über einen innenliegenden Stahlanker verbunden. Die Alkalikorrosion wurde durch salzgefüllte Tiegel im Ofen simuliert. In einem 7-Tage-Rhythmus wurde das Ofensegment auf Anwendungstemperatur aufgeheizt, gehalten und wieder abgekühlt. Dann erfolgte eine Feuchtelagerung, die den Ofenstillstand simulierte. Vor Beginn des nächsten Zyklus‘ wurden die Salztiegel wieder gefüllt, um eine konstante Salzbelastung zu halten. Aus Vorversuchen war bereits bekannt, dass ein Dauerversuch von 10 Wochen einer realen Belastung von ca. 2 Jahren im Zementofen entsprach. Sowohl die Materialien auf β-Tonerde also auch eine Alkalialumosilikat-Variante bestanden diesen Test erfolgreich. Abb. 2 zeigt beispielhaft die getestete Alkalialumosilikatvariante nach 10 Zyklen im Gradientenofen. Die Feuerbetonschicht zeigt starke Rissen aufgrund der Korrosionsvorgänge. Die Wärmedämmschicht wies praktisch keine Abmessungsänderungen nach dem Test auf, was auf die Beständigkeit der Materialien unter alkalikorrosiven Bedingungen hinweist. Es hatten sich wenige Risse gebildet, die jedoch keine Auswirkung auf die Stabilität hatten. Die so erfolgreich geprüften Materialien wurden abschließend in der Wärmedämmschicht im Zementofen eines Projektpartners eingebaut und unter realen Bedingungen getestet. Es wurden dabei Standzeiten zwischen einem und 2,5 Jahren realisiert. Damit konnte gezeigt werden, dass mit den verfolgten Entwicklungsansätzen vielversprechende Materialien für Hochtemperaturanwendungen unter Alkalibelastung entwickelt werden konnten.

Bild 2: Ofensegment mit Wärmedämmschicht auf Alkalialumosilikat-Basis nach 10 Zyklen im Gradientenofen Ansprechpartner: Prof. i. R. Dr.-Ing. habil. Ernst Schlegel Dipl.-Ing. N. Brachhold

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Hochtemperaturemail für Edelstähle vom V4A-Typ Metallische Werkstoffe, die bei höheren Temperaturen eingesetzt werden, müssen bei Einsatztemperatur meist nicht nur eine gewisse Korrosionsbeständigkeit aufweisen, sondern auch bestimmte Festigkeitsanforderungen erfüllen. Je nach Atmosphäre können Oxidation, Aufkohlung oder Aufstickung zur Versprödung und damit zu Festigkeitsverlusten führen. Zum Einsatz kommen hochlegierte Stähle wie Edelstahl, Chromstahl, warmfeste und hochwarmfeste austenitische Stähle und Nickelbasis- und Superlegierungen. Die Ausdehnungskoeffizienten liegen z. T. noch höher als bei gewöhnlichen Emaillierstählen und damit auch höher als die der üblichen Emails. Hochtemperaturemails müssen einen höheren SiO2- und einen geringen Alkalianteil aufweisen, was einen noch geringeren Ausdehnungskoeffizienten zur Folge hat. Die physikalischen Anforderungen an ein Hochtemperaturemail (hohe Erweichungstemperatur bei gleichzeitig hohem Ausdehnungskoeffizienten) stehen somit im Widerspruch zu den chemischen Möglichkeiten, diese Eigenschaften über die Einstellung der Zusammensetzung der Glasphase zu erreichen. Die oft geforderte hohe Temperaturwechselbeständigkeit wiederum ist mit hohem Ausdehnungskoeffizienten nicht zu erzielen. Diesen Widerspruch gilt es zu lösen. Möglichkeiten dazu gibt es durch Zusetzen kristalliner Inertstoffe oder durch teilweise Kristallisation der Emails. Im Rahmen eines Projektes bestand die Aufgabe, einen Edelstahl vom V4A-Typ (Werkstoff-Nr. 1.4401, linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient α20…500°C = 180·10-7) durch eine Emaillierung für einen relativ kurze Zeit (30 Minuten) bei 1000 °C so zu schützen, dass keine Abplatzungen und Verformungen auftreten. Als weitere Randbedingungen standen eine maximale Brenntemperatur von 900 °C und eine im Emaillierbetrieb übliche Einbrennzeit im einstelligen Minutenbereich. Wegen dieser Randbedingungen und der kurzen zur Verfügung stehenden Entwicklungszeit wurden keine glaskeramischen sondern konventionelle Fritten gewählt, die über Schlickermodifizierung angepasst werden sollten. Aus der Literatur wurde eine Reihe möglicher Fritten ausgesucht, erschmolzen und erprobt. Keine dieser Fritten zeigte bei 900 °C befriedigendes Fließverhalten. Deshalb wurde für den Schlickerversatz eine weitere Fritte mit niedrigerem Erweichungsverhalten hinzugefügt. Weitere Schlickerbestandteile sind neben den Schwebe- und Stellmitteln hochschmelzende Oxide, die beim Einbrennen sowie bei Hochtemperaturbeanspruchung inert bleiben sollen. Sie sollen sowohl die Aufoxidation des Stahl verhindern als auch den Ausdehnungskoeffizienten des Emails anpassen. In den Tabellen 1 und 2 sind für einige in Frage kommende Materialien die hier relevanten Eigenschaften aufgeführt. Tabelle 1: Einige Eigenschaften möglicher Inertstoffe   α 20…400°C, ·10-7, K -1 Schmelztemperatur, °C Löslichkeit in Glasschmelzen

Cr2O3 80 2435 schlecht Fe2O3 104 1565 gut Fe3O4 109 1538 gut MnO 90 1650 gut SnO2 50 1630 schlecht MgO 150 2850 gut Quarz 140 mäßig Cristobalit 270 1713 mäßig Zirkon 50 1630 schlecht

Tabelle 2: Ausdehnungskoeffizient und dilatometrische Erweichungstemperaturen der Fritten und Emails  Material Name Tg, °C Tw, °C α 20…400°C, ·10-7, K -1

HT-Fritte A417 650 695 82 HT-Fritte E55a 557 612 95,6 HT-Fritte R17 548 603 87,4 HT-Fritte P07 560 622 79,5 HT-Schlicker Wendel HT2-2 635 698 90,4

Edelstahlschlicker Wendel EDS 3399 426 472 110 Hartgrundfritte Pemco GR1201 496 532 107 entwickelter Schlicker S7-3/5b 523 623 125

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Der nach einem Versuchsplan entwickelte Versatz S7-3/5e, der die besten Eigenschaften aufweist, enthält folgende Hauptkomponenten: Hochtemperaturfritte A417e, Edelstahlschlickerpulver EDS3399, Cristobalitmehl, Cr2O3, Fe3O4 und MnO. Der Cristobalit wird im Schmelzfluss offensichtlich nicht oder nicht vollständig aufgelöst und bewirkt somit den nötigen Anstieg des Ausdehnungskoeffizienten. Bild 1 zeigt die Dilatometerkurve dieses Emails, wobei die Phasenumwandlung des Cristobalits bei 230 °C gut zu erkennen ist. Der berechnete Ausdehnungskoeffizient des Komposits stimmt gut mit dem gemessenen überein. Er liegt mit 125·10-7 K-1 zwar deutlich unter dem des Edelstahls, bei ausreichend dünner Schicht (< 200 µm) und guter Haftung ist der Verbund dennoch stabil. Ein höherer Cristobalitgehalt beeinflusst die Fließeigenschaften negativ.

Bild1: Dilatometerkurve des entwickelten Hochtemperaturemails Die Zusätze der Schwermetalloxide bewirken offensichtlich eine ausreichende Oxidationshemmung des Metalls während des Tests bei 1000 °C über 30 Minuten, da keine negativen Änderungen der relevanten Eigenschaften (Abplatzungen, Verzug, Massezunahme) zu verzeichnen waren. Einen Hinweis auf Oxidationsreaktionen gibt der Farbumschlag von dunkelgrün nach braun. Im Rahmen des Projekts wurde dieser Erscheinung nicht nachgegangen, da es für die praktische Umsetzung nicht von Belang war.

Bild 2: emaillierte Probebleche vor und nach dem Test (1000 °C, 30 min) Ansprechpartner: Dr. -Ing. Sabine Hönig

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Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass der gewünschte Verstärkungseffekt, erreicht werden kann, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der anderen Eigenschaften kommt. Der weitere Forschungsschwerpunkt liegt in der Weiterentwicklung der Faserveredelung und der Implementierung der Laborergebnisse in industrielle Maßstäbe. Ansprechpartner: Prof. Dr. -Ing. Heiko Hessenkemper