Walter HarrerInstitut für Struktur- und Funktionskeramikan der MUL seit: 2002Email: walter.harrer@unileoben.ac.atwww.unileoben.ac.at/isfk

Zur Person:Studium Werkstoffwissenschaftenseit 2008: Dissertation am ISFK

Forschungspartner:

Forschungsschwerpunkte:Werkstoffprüfung von Struktur- und Funktionskeramiken mechanisch/physikalische PrüfmethodenSchadensanalyseKeramik in der UmformtechnikPulvertechnologie

Die Abteilung Gebäudetechnik und Zentrales Beschaffungswesen ist inte-grativer Bestandteil der Zentralen Dienste der Montanuniversität Leoben.

Eine der wichtigsten Untersuchungsmethoden zur Beurteilung von Schäden ist die Fraktographie. Grundsätzlich werden fraktographische Untersu-chungen verwendet um unerwartetes Versagen im Betrieb zu analysieren, ein Material zu verbessern und die Qualität eines Produktes zu untersuchen. Spröde Werkstoffe versagen aufgrund von Defek-ten im Material (i.e. Volumenfehler wie Poren, Ein-schlüsse usw.) bzw. Defekten an der Oberfläche. Bei Oberflächendefekten handelt es sich haupt-sächlich um Fehler die von der Oberflächenbear-beitung (i.e. Schleifen) stammen oder aber durch unsachgemäßes Handhaben von Bauteilen und Proben in die Oberfläche eingebracht werden.

Schadensanalyse

Um die Ursache von Schäden festzustellen (und damit weitere Schadensfälle zu vermeiden bzw. eine etwaige Verschuldensfrage zu klären) werden Schadens-analysen an geschädigten Bauteilen und Proben durchgeführt.

Beim Bruchausgang handelt es sich um einen Schleif-fehler an der Kante zum Kerbgrund des Profils. Im Betrieb wirken sehr hohe Kräfte auf die Walzringe. Eine Abschätzung aufgrund des Bruchbildes hat erge-ben, dass lokal Spannungen in der Größenordnung von > 1000 MPa aufgetreten sind. Während des Umform-vorgangs wird der Draht in das Profil des Walzrings gedrückt und erzeugt an den unten liegenden Kanten hohe Zugspannungen.

In Summe waren die hohen Umformkräfte, verbunden mit der für Keramik ungünstigen Geometrie und der Tatsache, dass gerade an der Stelle des Werkzeugs an der die höchste Zugbeanspruchung auftritt Bearbei-tungsfehler vorlagen, versagenskausal.

Zur Person:Studium an der Fachhochschule Wels (MVT) derzeit: Gleichwertigkeitsstudium am Lehrstuhl für Metallurgie

Forschungsschwerpunkte:Reinheitsgrad von Stählen Wechselwirkungen Stahl/Schlacke/Feuerfest/nichtmetalli-sche Einschlüsse

Die elektrolytische Extraktion nichtmetallischer Ein-schlüsse (NME) aus einer Stahlprobe bietet im Gegen-satz zu herkömmlichen Methoden der Einschlusscha-rakterisierung (Lichtmikroskop, Rasterelektronenmi-kroskop) die Möglichkeit, Morphologie sowie eine dreidimensionale Ansicht von NME’s darzustellen.Durch Anlegen von Strom und Spannung wird die Stahlmatrix im Elektrolyten aufgelöst, das Eisen an der Anode abgeschieden und alle NME’s (Oxide, Sul-fide, Nitride) im Elektrolyten konzentriert. Durch ein späteres Abtrennen der NME’s unter Zuhilfenahme von Filtern mit unterschiedlichen Porengrößen (0,4-12 µm) können diese gesammelt und nachfolgend im Raster-elektronenmikroskop untersucht werden.

Elektrolytische Extraktion von nicht- metallischen Einschlüssen

Selektive Abtrennung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Stahlmatrix durch elektrolytische Extraktion zur Bestimmung des Reinheitsgrads.

Die REM-Aufnahmen zeigen typische Ergebnisse eines mit nichtmetallischen Einschlüssen belegten Filters. Durch Aus-wahl von geeigneten Versuchsparametern kann die Form der Oxide, Sulfide, Nitride sowie der mehrphasigen Ein-schlüsse dargestellt und somit ihre Eigenschaften besser beschrieben werden.

Mario HartlLehrstuhl für Metallurgiean der MUL seit: 2008Email: mario.hartl@unileoben.ac.atwww.metallurgy.ac.at

Markus HartmannInstitut für Physikan der MUL seit: 3/2009Email: markus.hartmann@unileoben.ac.at

Zur Person:Studium der Physik an der Universität Wien, Doktorat am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung und der Humboldt Universität zu Berlin, Post-Doc Aufenthalte am CEA Saclay und am MPI-KGF

Forschungspartner:Peter Fratzl (Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung)Paul Mayrhofer, David Holec (Lehrstuhl für Metallkunde und metallische Werkstoffe)Franz Dieter Fischer (Institut für Mechanik)Oskar Paris (Institut für Physik)

Forschungsschwerpunkte:Monte Carlo Simulation von Struktur und (mechanischen) Eigenschaften komplexer Materialien

Materialphysik mit dem ComputerMit Hilfe von Computersimulationen wird die Struktur als auch die mechani-schen Eigenschaften komplexer Materialien, wie z.B. Knochen oder Fullerenen, untersucht.

Ein weiteres Arbeitsgebiet ist die Erforschung der Konfiguration von Fußbällen aus Kohlenstoff, so genannten Fullerenen. P. Mayrhofer und D. Holec vom Institut für Metallkunde berechnen mittels quantenmechanischer Methoden das Potential zwi-schen zwei Kohlenstoffatomen. Dieses Ergebnis kann dann in klassischen Monte Carlo Simula-tionen eingesetzt werden, um die Konfiguration großer Kohlenstoffbälle zu untersuchen, die der quantenmechanischen Berechnung nicht mehr zugänglich sind.

Die Grenzfläche zwischen steifen Mineralpartikeln und organischer Matrix beeinflusst maßgeblich das Verformungsverhalten des Verbundmaterials Knochen. In einem einfachen Model bilden polyva-lente Kationen Coulombbrücken zwischen einfach negativ geladenen Proteinkomplexen. Das Ver-halten dieser Coulombbrücken beeinflusst maß-geblich die plastische Verformung von Knochen („Sacrificial Bonds“ und „Hidden Lengthscales“).

Marleen HennigLehrstuhl für Allgemeine und Analytische Chemiean der MUL seit: 5/2009Email: marleen.hennig@unileoben.ac.atwww.unileoben.ac.at/allgchemKo-Autor: T. Meisel

Zur Person:Studium der Chemie an der TU Berlinderzeit: Dissertation am Lehrstuhl für Allgemeine und Analytische Chemie (MUL)

Forschungspartner:

Forschungsschwerpunkte:Aufreinigung und Aufkonzentrierungchromatographische Trennung mit ICP/MS-Kopplung

Trennung von seltenen ErdenZiel ist es eine Methode für die chromatographische Trennung von Lanthanoiden (seltene Erden) gekoppelt mit einem ICP-MS-Detektor (induktive gekoppeltes Plasma-Massenspektrometer) zu entwickeln und zu validieren.

Konzentrationen in Ultraspurenbereich (pg/g) erforderlich. Auf Grund ihrer unterschied-lichen Komplexierungsstärken können die einzelnen Lanthanoide chromatographisch getrennt und analysiert werden.

Mit diesem analytischen Verfahren können begleitende Lanthanoidverunreinigungen in Reinmetallen als auch die Konzentrationen in Gewässerproben mit hoher Sicherheit bestimmt werden.

Lanthanoide, auch seltene Erde genannt, sind Elemente einer Gruppe von silbrig-glänzenden, weichen und reaktionsfreudigen Metallen. Am Aufbau der Erdkruste sind sie mit 0,02 Massenpro-zent beteiligt und kommen Aufgrund ihrer chemischen Ähnlichkeit in der Natur meist vergesellschaftet vor. Viele der Lanthanoide können aus Monazit, Xenotim und Bastnäsit gewonnen werden. Die seltenen Erden finden einen hohen Anwendungsbereich, wie z.B. als Legierungsbestandteile (Bsp. Lanthan, Holmium), Perma-nentmagneten (Bsp. Neodymium, Samarium) und Katalysatoren (Bsp. Cer, Samarium, Luthetium).

Auf Grund ihrer technologischen Anwendungsbereiche ist eine hohe Reinheit der seltenen Erden erforderlich. Für eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der Reinheit ist es notwendig die Lanthanoide zu trennen um Interferenzen zu vermeiden. Für geochemische Fragestellungen ist eine genaue Bestimmung der

Chromatographische Trennung seltener Erden

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Forschungspartner:

Lehrstuhl für Geophysik, Montanuniversität LeobenInstitut für Geologie und Paläontologie, Universität Innsbruck

Forschungsschwerpunkte:Genese und Prospektion von Magnesitlagerstätten

Reste ozeanischer Böden aus der erdgeschichtlichen Vergangenheit (Ophiolithzonen) beherbergen Lagerstätten mit kryptokristallinem Magnesit (CM). Diese sind an ultrabasische, magmatische Gesteine gebunden und durch tektonische Strukturen kontrolliert (Kraubath-Typ) oder in lakustrine Sedimentbecken im Nahbereich ophiolithi-scher Gesteinskomplexe (Bela-Stena Typ) eingelagert. Ophiolithzo-nen des ehemaligen mesozoischen Tethys-Ozeans beherbergen in SE-Europa und dem Vorderen/Mittleren Osten zahlreiche CM-Lager-stätten. 2007 produzierte diese „Tethys Ophiolith Magnesit Provinz“ 2,7 Mio. t Magnesit, ca. 15 % der Weltproduktion. Aktive Bergbaue befinden sich in der Türkei, Griechenland, Iran, Pakistan und Bosnien/Herzegowina.

Magnesitlagerstätten in ultrabasischen Gesteinszonen

Optimiert wird die Prospektion auf diese Lagerstätten durch die Entwicklung genetischer und räumlicher Lagerstättenmodelle, die auf geologischer Kartierung, Strukturerfassung, geophysikalischen Messungen und geochemischen Untersuchungen basieren.

Zur Charakterisierung der Magnesitbildung aus fluiden Phasen werden auf internationale Standards bezogene stabile Isotopen (δ13C, δ18O) verwendet. CM besitzt im Vergleich zum Spatmagnesit karbonatischer Wirtsgesteine höhere δ18O Werte. Der Kraubath Typ ist durch niedrige δ13C und konstante δ18O Werte , der Bela Stena Typ durch höhere δ13C und δ18O Werte charakterisiert.

Die O-Werte indizieren für den Kraubath-Typ Bildungstemperatu-ren von 40°C – 60°C und niedrigere Temperaturen für den Bela Stena-Typ. Für div. Clusterbildungen stellt sich die Frage, ob diese O-Isotopenverteilung primärer Natur ist. Die breite Verteilung von δ13C spricht für unterschiedliche C-Quellen, die Ziel der weiteren Untersuchungen sein werden.

Konstantin Horkel (Mitte links), Thomas Unterweissacher (Mitte rechts), Heinrich Mali (rechts), Fritz Ebner (links)

Lehrstuhl für Geologie und LagerstättenlehreEmail: konstantin-georg.horkel@stud.unileoben.ac.at

Zur Person:Studium Maschinenbau Eindhoven University of Technology derzeit: Dissertation am Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik (MUL)

Forschungspartner:

Forschungsschwerpunkte:CFD-Modellierung Partikel beladener Gasströme, Ablagerung

Aus der Praxis ist bekannt, dass es zu Wandablagerungen in Zyklonabscheidern kommt, welche unter bestimmten Bedingungen über 5 % des Aufgabeguts betragen kön-nen. Diese Ablagerungen wirken sich negativ auf den Druckverlust und damit direkt auf den Energiebedarf aus, sie verschlechtern den Trenngrad und verkürzen die Betriebsperioden zwischen Reinigungsarbeiten.

CFD – Wandablagerung im Zyklon

Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulation von Wandablagerungen in einem Zyklonabscheider anhand physikalischer Haftungskriterien.

Das Entstehen dieser Ablagerungen wird anhand vom kommerziellen CFD-Programm Fluent simuliert. Hierzu wird zuerst das Strömungsfeld mit dem Reynoldsstress Turbulenzmodell (RSM) berechnet und mit LDA-Mes-sungen verglichen. Für die Berechung der Partikelbah-nen wird das Discrete Phase Model (Euler-Lagrange) verwendet. Im Falle einer Kollision mit der Wand wird eine eigens dafür entwickelte User Defined Function als Kriterium verwendet, ob das Partikel haftet oder zurück-prallt. Zunächst wird ein Modell verwendet, welches die Energie der Kollision (kinetische eventuell ergänzt durch elektrostatische Energie) mit dem Haftenergie vergleicht. Dieses Modell kann erweitert werden, indem anstatt der Energie eine Kräfte- bzw. Momentbilanz her-angezogen wird.

Joseph HoubenLehrstuhl für Thermoprozesstechnikan der MUL seit: 2007Email: joseph.houben@unileoben.ac.atwww.unileoben.ac.at.at/thermoprozesstechnik

Zur Person:2003-2008: Studium Metallurgiederzeit: Dissertation an der Nichteisenmetallurgie (MUL)

Forschungspartner:

Forschungsschwerpunkte:Metallurgische Verarbeitung von Reststoffen zur Gewinnung von FerrolegierungenBetrachtung der Verfahrenstechnologien

Der Einsatz neuer Rohstoffe und verwertbarer Rest-stoffe zur Herstellung von Ferrolegierungen ermög-licht eine Ausweitung der Produktion und erlaubt das Recycling wertvoller Son-dermetalle wie Vanadium, Nickel und Molybdän.

Rohstoffe für Ferrolegierungen

Charakterisierung neuer Rohstoffe und Reststoffe zur Herstellung von Ferrole-gierungen bestehend aus Eisen, Vanadium, Nickel und Molybdän.

Zu den recyclingfähigen sekundären Rohstoffen zählen Reststoffe wie

Verbrennungsrückstände, die beim Verfeuern von Heizöl • entstehenverbrauchte Katalysatoren aus der Erdölraffination• diverse Schlacken der Stahlmetallurgie mit erhöhten • Gehalten an Refraktärmetallen.

Christian HoyArbeitsbereich Nichteisenmetallurgiean der MUL seit: 2009Email: christian.hoy@unileoben.ac.atwww.nichteisenmetallurgie.at

Ziel dieses Forschungsprojektes ist neben dem Angebot primärer Rohstoffe (Erze) das Identifizie-ren sekundärer Materialien, die sich zur Aufarbei-tung und Wiederverwertung eignen.

Zur Person:M.Sc. Physical Chemistry (University of Sargodha, Pakistan)currently Ph. D. thesis at MUL

Forschungspartner:

Forschungsschwerpunkte:Heavy metals analysis, Cr and NiSpeciation analysis

The soil of Judaskreuzsiedlung, Leoben, which is adjacent to steel plant (Voest-alpine) is under study. It is observed that the soil in that area contains generally more than 20% magnetic particles. The Curie point measurement by MFK1-FA showed that these magnetic particles are mainly magnetites (Fe3O4). These magnetites are consisted of sphe-rical structure (seen under Electron Microprobe Analyzer) of different diameters in the range of µm. Calcium, silicon and manganese are attached to the surface of these spherical magnetites. The study to find the possibility of other heavy metals attached on the surface or inside the magnetites is yet proceeding. The co-relation of magnetic susceptibility of magnetically separated particles and concentration of heavy metals in magnetically separated sample can lead to a bet-ter decision about the real, i.e., anthropogenic or geogenic source of contamination of these elements in the soil.

Muhammad Imran IrfanLehrstuhl für Allgemeine und Analytische Chemiean der MUL seit: 2008Email: muhammad.irfan@unileoben.ac.atwww.unileoben.ac.at/allgchemKo-Autor: T. Meisel

Multi-Function Kappabridge (MFK1-FA AGICO)

Spherical Structure of Magnetite having Mn, Ca & Si on surface (EMPA)

Magnetic particles in soil near steel plant (Voest-alpine)

Heavy metals contamination

Determination of anthropogenic versus geogenic contamination of heavy metals in soil adjacent to steel plant.

Chromium and Nickel are heavy metals. Their toxicity depends upon their oxidation states. For example, Cr (VI) is 100 times more toxic than Cr (III) and soluble compounds of Ni (II) are also toxic. So their toxicity (cau-sing cancer and skin allergy) makes the knowledge of their speciation in environmental samples more crucial. These elements can already be pre-sent in the soil geogenically or their concentration level may rise up due to anthropogenic activity in any area.

Zur Person:Master of Polymer Engineering and SciencePresently: Dissertation at IKV-Institute for Plastics Processing

Forschungspartner:

Forschungsschwerpunkte:Expansion injection moulding, Pressure dependency of viscosity, Cadmould 3D-F simulation

For the injection moulding of thin wall parts with wall thickness less than 0.3 mm and flow length/wall thickness ratio up to 450:1 a new injection moulding technique called expansion-injection moul-ding (ENGEL X-Melt) was developed by Engel Austria GmbH, Austria. The main feature of this process is the separation of the melt compression and injec-tion. At first the melt is compressed to maximum compression pressure of approximately 1800 to 2500 bar in the space in front of the injection screw. For that, the injection unit is equipped with a con-trollable shut-off nozzle or the mould with hot runner shut-off nozzles.

Expansion injection moulding

Expansion injection moulding is an innovative injection moulding technique to fill the thin-wall parts with small shot weights.

The process cycle of the expansion injection moul-ding can be described in pvT-diagram. After the mould has been closed the melt is compressed to the maximum pre-compression pressure (pK) in the injection unit with closed shut-off nozzle. By opening the shut-off nozzle, the compressed melt is allowed to expand which leads to a decrease in pressure at screw antechamber from maximum compression pressure (pK) to an end pressure (pE) as a function of expansion time (t). These pressure differences generate higher volumetric flow rates to fill the cavity.

Rajganesh JegadeesanInstitut für Kunststoffverarbeitung - IKVan der MUL seit: 2006Email: rajganesh.jegadeesan@unileoben.ac.at

Source: ENGEL Austria GmbH

Zur Person:Studium Bergwesen an der MUL

Forschungspartner:

Forschungsschwerpunkte:Systemverhalten Gebirge – Baumaßnahmen analytische Bemessungsverfahren im untertägigen HohlraumbauwerkKostenermittlung von InfrastrukturprojektenRisikomanagement im Tunnelbau

Der Erfolg einer Systemankerung beruht auf der komplexen dreidimensionalen Wechselwirkung zwischen Gebirge und Baumaßnahmen. Mittels dreidimensionaler numerischer Berechnungen wird der Einfluss verschiedener Faktoren auf die Wirksamkeit der Systemankerung unter-sucht. Daraus werden vereinfachende analyti-sche Berechnungsansätze abgeleitet.

Gewölbebildung zwischen Ankern

Systemankerungen stellen durch ihre dreidimensionale Wirkung ein erfolgrei-ches Mittel zur Stabilisierung untertägiger Hohlraumbauten dar.

Wesentlich ist die Bildung stabiler drei-dimensionaler Gewölbe zwischen den Ankern. Mittels Silostatik können Rück-schlüsse auf Gesetzmäßigkeiten dieser Gewölbe geschlossen werden.

Die Ankerart hat einen bedeutenden Einfluss auf die Ausbildung der Gewölbe zwischen den Ankern.

Stefan Kainrath-ReumayerLehrstuhl für Subsurface Engineeringan der MUL seit 2003Email: stefan.kainrath@unileoben.ac.atwww.subsurface.at