TY - THES

T1 - Thermomechanische Charakterisierung eines feuerfesten Alumina Carbon Materials

AU - Bleidt, Manuel

N1 - nicht gesperrt

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Tauchrohre im Stranggussprozess sind thermomechanischen Belastungen ausgesetzt. Die Optimierung der Geometrie spielt eine entscheidende Rolle in der Produktentwicklung. Um neue Geometrien praxisnah unter den Einsatzbedingungen zu simulieren, bedarf es einer thermomechanischen Materialcharakterisierung, um wichtige Eingangsdaten zu generieren. Besondere Bedeutung kommt dabei dem Mode I Rissverhalten und dem Kriechverhalten zu. In dieser Arbeit wurde ein Alumina-Carbon-Material thermomechanisch charakterisiert. Die spezifische Bruchenergie wurde aus Last-Verschiebungs-Kurven von Keilspaltversuchen bei Raum- und erhöhten Temperaturen bestimmt, und verschiedene Kennzahlen zur Beschreibung der Thermoschockbeständigkeit wurden auf ihrer Grundlage berechnet. Der E-Modul wurde über den gesamten Temperaturbereich mit der Resonanzfrequenzmethode bestimmt. Zusätzlich wurde das Kriechverhalten durch Druckkriechversuche untersucht, und die Norton-Bailey-Kriechparameter wurden ausgewertet. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich das zu untersuchende Feuerfestmaterial bei 1400 °C am beständigsten gegenüber Thermoschock erweist. Hier wurden die höchsten Werte für die spezifische Bruchenergie, den Rst- und den RR‘‘‘‘-Parameter bestimmt. Auf Basis der Druckkriechversuche konnte die temperaturabhängige Größe K(T) aus dem Norton-Bailey-Kriechgesetz für das Material mit einem Polynom zweiter Ordnung beschrieben werden. Ferner konnte an den Ergebnissen der Arbeit das Gradient Enhanced Damage (GED) Modell zur thermomechanischen Simulation quasispröder Materialien weiter erprobt werden.

AB - Tauchrohre im Stranggussprozess sind thermomechanischen Belastungen ausgesetzt. Die Optimierung der Geometrie spielt eine entscheidende Rolle in der Produktentwicklung. Um neue Geometrien praxisnah unter den Einsatzbedingungen zu simulieren, bedarf es einer thermomechanischen Materialcharakterisierung, um wichtige Eingangsdaten zu generieren. Besondere Bedeutung kommt dabei dem Mode I Rissverhalten und dem Kriechverhalten zu. In dieser Arbeit wurde ein Alumina-Carbon-Material thermomechanisch charakterisiert. Die spezifische Bruchenergie wurde aus Last-Verschiebungs-Kurven von Keilspaltversuchen bei Raum- und erhöhten Temperaturen bestimmt, und verschiedene Kennzahlen zur Beschreibung der Thermoschockbeständigkeit wurden auf ihrer Grundlage berechnet. Der E-Modul wurde über den gesamten Temperaturbereich mit der Resonanzfrequenzmethode bestimmt. Zusätzlich wurde das Kriechverhalten durch Druckkriechversuche untersucht, und die Norton-Bailey-Kriechparameter wurden ausgewertet. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich das zu untersuchende Feuerfestmaterial bei 1400 °C am beständigsten gegenüber Thermoschock erweist. Hier wurden die höchsten Werte für die spezifische Bruchenergie, den Rst- und den RR‘‘‘‘-Parameter bestimmt. Auf Basis der Druckkriechversuche konnte die temperaturabhängige Größe K(T) aus dem Norton-Bailey-Kriechgesetz für das Material mit einem Polynom zweiter Ordnung beschrieben werden. Ferner konnte an den Ergebnissen der Arbeit das Gradient Enhanced Damage (GED) Modell zur thermomechanischen Simulation quasispröder Materialien weiter erprobt werden.

KW - Thermomechanische Charakterisierung

KW - Feuerfeste Baustoffe

KW - Alumina

KW - Carbon

KW - Thermomechanik

KW - Feuerfest

KW - Al2O3-C

KW - Alumina-Carbon

KW - Feuerfestmaterial

KW - Funktionalprodukt

KW - Keilspalttest

KW - KST

KW - Kriechverhalten

KW - Kriechen

KW - Druckkriechen

KW - Druckkriechverhalten

KW - Norton-Bailey-Kriechgesetz

KW - Kriechparameter

KW - R-Parameter

KW - spezifische Bruchenergie

KW - Thermoschock

KW - Thermoschockbeständigkeit

KW - thermomechanical characterisation

KW - alumina carbon

KW - material

KW - refractory

KW - Al2O3-C

KW - functional product

KW - mode I fracture behaviour

KW - creep behaviour

KW - creep

KW - compressive creep

KW - creep test

KW - wedge splitting test

KW - wedge-splitting-test

KW - WST

KW - specific fracture energy

KW - R-parameters

U2 - 10.34901/mul.pub.2025.014

DO - 10.34901/mul.pub.2025.014

M3 - Masterarbeit

ER -