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Development of an equipment to measure high temperature elastic properties by resonant ultrasound spectroscopy and feasibility study of ceramics and thermoelectric alloys
Alexander Wünschek
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Herwig Peterlik
DOI
10.25365/thesis.41719
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24235.27446.146258-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Mit resonanter Ultraschallspektroskopie (RUS) werden die elastischen Konstanten verschiedener Materialien ermittelt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Methode liegt darin, dass der komplette Elastizitätstensor mit einer einzigen Messung bestimmt werden kann. Grundprinzip der RUS ist die Messung von den Eigenfrequenzen des zu untersuchenden Materials und ein anschließender Vergleich mit den berechneten Eigenfrequenzen. Daraus lassen sich die elastischen Konstanten des Materials bestimmen. Da für die Berechnung der Frequenzen unter anderem elastische Konstanten benötigt werden, eignet sich diese Methode nicht für Proben mit komplett unbekannten elastischen Eigenschaften. Ferner war der hohe Rechenaufwand lange Zeit ein limitierender Faktor für die Anwendbarkeit von RUS. Im Zuge dieser Masterarbeit wurde eine neue Messapparatur für Hochtemperatur RUS entwickelt und gebaut. Mit diesem Messgerät wurde die Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls, des Schubmoduls und der Poissonzahl von verschiedenen Keramiken und thermoelektrischen Legierungen bestimmt.
Abstract
(Englisch)
Resonant ultrasound spectroscopy (RUS) is a widely used technique in order to determine elastic constants of various materials. Major advantages of this method are the determination of the complete elastic tensor from just one spectrum of measured eigenfrequencies and the performance of experiments at high temperatures. The calculation of the samples eigenfrequencies and a subsequent comparison with measured frequencies provide the possibility to extract elastic constants from the RUS spectrum. Today, due to computers with high computational capacity, various shapes and symmetries of a sample can be evaluated. Since elastic constants are needed for the calculation of the eigenfrequencies, RUS is a powerful method provided that the elastic constants are already known to a certain degree. However, for a material with completely unknown elastic properties, a different method needs to be used in advance. The development of a new measuring device together with a furnace for high temperature measurements was one of the goals of this master thesis. Additionally, the elastic constants, i.e. Young's modulus, shear modulus and Poisson's ratio of various samples were determined as a function of temperature.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
resonant ultrasound spectroscopy ceramics thermoelectric alloys
Schlagwörter
(Deutsch)
Resonante Ultraschallspektroskopie Keramik thermoelektrische Legierung
Autor*innen
Alexander Wünschek
Haupttitel (Englisch)
Development of an equipment to measure high temperature elastic properties by resonant ultrasound spectroscopy and feasibility study of ceramics and thermoelectric alloys
Paralleltitel (Deutsch)
Entwicklung eines Messgerätes für die Messung von elastischen Eigenschaften von Keramiken und thermoelektrischen Legierungen im Hochtemperaturbereich mittels resonanter Ultraschallspektroskopie
Publikationsjahr
2016
Umfangsangabe
139 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Herwig Peterlik
AC Nummer
AC13329432
Utheses ID
36938
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |