Teilprojekt S01 Zentrale Analytik

Das Ziel des Teilprojektes ist der Aufbau und die Bereitstellung einer zentralen Analytik-Infrastruktur, um eine einheitliche Analyse und Beschreibung der Ober- und Grenzflächen der Werkstoffproben der verschiedenen SFB-Teilprojekte zu ermöglichen. Die Zentrale Analytik übernimmt die Planung, Durchführung und Auswertung der Messungen und organisiert den Probentransport zwischen den Teilprojekten. Um den sauerstofffreien Transport zwischen den XHV-adäquaten Laborkammern und den jeweiligen Messapparaturen der Zentralen Analytik sicherzustellen, ist der Aufbau eines geeigneten Probentransportsystems vorgesehen.

Ausgangslage

Schema zum sauerstofffreien Transport.

Das Teilprojekt Zentrale Analytik dient der einheitlichen Analyse und Beschreibung der Ober- und Grenzflächen der verschiedenen Teilprojekte im SFB. Das Ziel des Teilprojektes ist der Aufbau und die Bereitstellung einer zentralen Analytik-Infrastruktur mit der Aufgabe, die Teilprojekte bei der Aufklärung projektrelevanter Oberflächen- und Grenzflächenprozesse zu unterstützen. Das wissenschaftliche Kerninteresse liegt insbesondere bei der Aufklärung der grundlegenden Mechanismen der Wechselwirkung der Fügepartner, den Vorgängen bei mechanischen Behandlungen unter sauerstofffreien Bedingungen sowie der Untersuchung der Diffusion von Metallen in andere Metalle beim oxidfreien Kontakt.

Grundlage bilden die verschiedenen, am Clausthaler Zentrum für Materialtechnik (CZM) zur Verfügung stehenden Oberflächen- und Materialanalysetechniken. Mit ihrer Hilfe lassen sich sowohl Informationen über die chemische Zusammensetzung als auch über mikrostrukturelle Eigenschaften einer Materialoberfläche gewinnen. Um die vorhandenen analytischen Verfahren zielgerichtet auf die jeweiligen Oberflächen- und Grenzflächen anwenden zu können, müssen diese im Zuge des Projekts stetig auf die projektspezifischen Anforderungen angepasst werden.

Ziele

Der Aufbau einer zentralen Infrastruktur bei der Analyse der Ober- und Grenzflächen soll insbesondere die für die Ergebnisdiskussion und Modellbildung notwendige Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit von Messungen sicherstellen. Das Teilprojekt Zentrale Analytik übernimmt hierbei die Planung, Durchführung und Auswertung der Messungen und organisiert darüber hinaus den Probentransport zwischen den Teilprojekten. Bei allen Prozessschritten, von der Planung bis hin zur Ergebnisdokumentation, steht die Zentrale Analytik im engen Kontakt mit den beauftragenden Teilprojekten.

Zum Einsatz kommende analytische Verfahren und deren Informationsgehalt.

Um den, für die kooperierenden Teilprojekte dringend notwendigen, sauerstofffreien Transport zwischen den XHV-adäquaten Laborkammern und den jeweiligen Messapparaturen der Zentralen Analytik sicherzustellen, ist in der ersten Projektphase der Aufbau eines geeigneten Probentransportsystems vorgesehen. Der Probentransport gliedert sich hierbei in zwei Phasen. In Phase 1 werden die zu untersuchenden Proben über geeignete Transportbehälter in XHV-adäquater Atmosphäre zur Zentralen Analytik transportiert und vor Ort in eine Transferkammer überführt. In Phase 2 werden die Proben dann über spezielle Transfersysteme zu den jeweiligen Messapparaturen transferiert. Vor dem Start des regulären Messbetriebs wird eine ausführliche Validierung des geplanten Probentransports durchgeführt. Hierfür werden wohldefinierte oxidfreie Kontrollproben präpariert, welche jede Phase des Probentransports durchlaufen. Sobald sichergestellt ist, dass keine Sauerstoffkontaminationen während des Probentransports auftreten, wird das Probentransportsystem im regulären Betrieb eigesetzt.

Das Teilprojekt S01 Zentrale Analytik wird für die gesamte Laufzeit des SFB geplant und fortlaufend an die Fragestellungen und Anforderungen der Teilprojekte angepasst.


Veröffentlichungen

Zeitschriftenbeiträge, begutachtet

  • Janthur, F.-L., Nothdurft, S., Hermsdorf, J., Kaierle, S., Szafarska, M., Gustus, R., Overmeyer, L. (2024): Characterization of laser-induced surface structures of aluminum in an oxygen-free atmosphereProcedia CIRP 124, pp. 684–687
    DOI: 10.1016/j.procir.2024.08.201
  • Rodriguez Diaz, M., Szafarska, M., Gustus, R., Möhwald, K., Maier, H. J. (2024): Arc spraying in silane-doped argon: Widening the material spectrum in oxygen-free process zonesThermal Spray Bulletin, pp. 56–61
    DOI: 10.53192/TSB20240156
  • Behrens, B.-A., Brunotte, K., Peddinghaus, J., Ursinus, J., Döring, S., Maus-Friedrichs, W., Gustus, R., Szafarska, M. (2023): Pressing and Sintering of Titanium Aluminide Powder after Ball Milling in Silane-Doped AtmosphereJournal of Manufacturing and Materials Processing 7, p. 171
    DOI: 10.3390/jmmp7050171
  • Rodriguez Diaz, M., Hassel, T., Hölscher, L. V., Szafarska, M., Gustus, R., Möhwald, K., Maier, H. J. (2023): Thermal spraying in oxygen-free environment: Meltoff and atomisation behaviour of twin-wire arc spraying processes in silane-doped inert gasesThermal Spray Bulletin 16, pp. 24–30
    DOI: 10.53192/TSB20230124
  • Szafarska, M., Olszok, V., Holländer, U., Gustus, R., Weber, A. P., Maus-Friedrichs, W. (2023): Gas Phase Reaction of Silane with Water at Different Temperatures and Supported by PlasmaACS Omega 8, pp. 8388–8396
    DOI: 10.1021/acsomega.2c07209
  • Udachin, V., Wegewitz, L., Szafarska, M., Dahle, S., Gustus, R., Maus-Friedrichs, W. (2023): Atmospheric Non-thermal Plasma Reduction of Natively Oxidized Iron SurfacesPlasma Chemistry and Plasma Processing
    DOI: 10.1007/s11090-023-10346-7
  • Wegewitz, L., Maus-Friedrichs, W., Gustus, R., Maier, H. J., Herbst, S. (2023): Oxygen‐Free Production—From Vision to ApplicationAdvanced Engineering Materials
    DOI: 10.1002/adem.202201819
  • Aman, W., Nothdurft, S., Hermsdorf, J., Kaierle, S., Szafarska, M., Gustus, R., Maus-Friedrichs, W., Overmeyer, L. (2022): Influence of an oxygen-free atmosphere on laser beam brazing of aluminium with prior surface deoxidation by pulsed laser radiationProcedia CIRP 111, pp. 762–765
    DOI: 10.1016/j.procir.2022.08.122
  • Aman, W., Nothdurft, S., Hermsdorf, J., Kaierle, S., Szafarska, M., Gustus, R., Overmeyer, L. (2022): Laser beam brazing of aluminum alloys in XHV-adequate atmosphere with surface deoxidation by ns-pulsed laser radiationJournal of Laser Applications 34, p. 22005
    DOI: 10.2351/7.0000574
  • Rodriguez Diaz, M., Raumel, S., Wurz, M. C., Szafarska, M., Gustus, R., Möhwald, K., Maier, H. J. (2022): Young’s Modulus and Residual Stresses of Oxide-Free Wire Arc Sprayed Copper CoatingsCoatings 12, p. 1482
    DOI: 10.3390/coatings12101482
  • Rodriguez Diaz, M., Szafarska, M., Gustus, R., Möhwald, K., Maier, H. J. (2022): Oxide Free Wire Arc Sprayed Coatings—An Avenue to Enhanced Adhesive Tensile StrengthMetals 12, p. 684
    DOI: 10.3390/met12040684
  • Gustus, R., Szafarska, M., Maus-Friedrichs, W. (2021): Oxygen-free transport of samples in silane-doped inert gas atmospheres for surface analysisJournal of Vacuum Science & Technology B 39, p. 54204
    DOI: 10.1116/6.0001180
  • Maier, H. J., Herbst, S., Denkena, B., Dittrich, M.-A., Schaper, F., Worpenberg, S., Gustus, R., Maus-Friedrichs, W. (2020): Towards Dry Machining of Titanium-Based Alloys: A New Approach Using an Oxygen-Free EnvironmentMetals 10, p. 1161
    DOI: 10.3390/met10091161

Dissertationen

  • Maik Szafarska (2024): Oberflächen- und gasanalytische Untersuchungen zum Einsatz silanhaltiger Atmosphären im Rahmen der „Sauerstofffreien Produktion“Dissertation, Technische Universität Clausthal
    DOI: 10.21268/20240830-0

Konferenzbeiträge, nicht begutachtet

  • Rodriguez Diaz, M., Szafarska, M., Gustus, R., Möhwald, K., Maier, H. J. (2024): A new approach for the application of highly reactive metalsIn: DVS (Hg.): International Thermal Spray Conference (ITSC) Proceedings: DVS Media GmbH, pp. 278–283
    DOI: 10.31399/asm.cp.itsc2024p0278
  • Rodriguez Diaz, M., Szafarska, M., Gustus, R., Möhwald, K., Maier, H. J. (2023): Potentiale und Eigenschaften des Lichtbogenspritzens in silandotierten InertgasenIn: Clausthaler Zentrum für Materialtechnik (Hg.): Tagungsband 4 . Symposium Materialtechnik. Düren: Shaker Verlag.
    DOI: 10.21268/20230711-3
    ISBN: 978-3-8440-9105-2
  • Szafarska, M., Gustus, R., Maus-Friedrichs, W., Olszok, V., Weber, A. P. (2023): Untersuchung der Reaktivität von gasförmigem Silan und Wasser bei verschiedenen TemperaturenIn: Clausthaler Zentrum für Materialtechnik (Hg.): Tagungsband 4 . Symposium Materialtechnik. Düren: Shaker Verlag.
    ISBN: 978-3-8440-9105-2
  • Rodriguez Diaz, M., Szafarska, M., Nicolaus, M., Möhwald, K., Maier, H. J. (2022): Potentials of thermal spraying processes in silane-doped inert gasesIn: DVS (Hg.): International Thermal Spray Conference and Exhibition (ITSC) 2022. Düsseldorf: DVS Media GmbH, pp. 199–204.
    DOI: 10.31399/asm.cp.itsc2022p0199
  • Szafarska, M., Gustus, R., Maus-Friedrichs, W. (2021): Sauerstofffreier Transport, Präparation und Transfer von Materialproben für die OberflächenanalytikIn: Clausthaler Zentrum für Materialtechnik (Hg.): Tagungsband 4 . Symposium Materialtechnik. Düren: Shaker Verlag, pp. 829–839

Verschiedenes

  • Szafarska, M., Rodriguez Diaz, M., Boekhoff, C., Gustus, R., Möhwald, K., Maier, H.-J., Maus-Friedrichs, W. (2023): Advantages of oxygen-free wire-arc sprayed titanium coatings (Vortrag)DPG-Frühjahrstagung der Sektion Kondensierte Materie, Dresden 26.03.-31.03.2023
Alle Veröffentlichungen des Sonderforschungsbereiches

Teilprojektleiterin/Teilprojektleiter

Prof. Dr. rer. nat. habil. Wolfgang Maus-Friedrichs
Adresse
Technische Universität Clausthal
Leibnizstr. 9
38678 Clausthal-Zellerfeld
Prof. Dr. rer. nat. habil. Wolfgang Maus-Friedrichs
Adresse
Technische Universität Clausthal
Leibnizstr. 9
38678 Clausthal-Zellerfeld
Dr. rer. nat. René Gustus
Adresse
Technische Universität Clausthal
Leibnizstr. 9
38678 Clausthal-Zellerfeld
Dr. rer. nat. René Gustus
Adresse
Technische Universität Clausthal
Leibnizstr. 9
38678 Clausthal-Zellerfeld

Teilprojektbearbeiterin/Teilprojektbearbeiter

Maik Szafarska
Adresse
Technische Universität Clausthal
Leibnizstr. 9
38678 Clausthal-Zellerfeld
Maik Szafarska
Adresse
Technische Universität Clausthal
Leibnizstr. 9
38678 Clausthal-Zellerfeld