| 1. |
|
|
| 2. |
- Östling, Johan, et al.
(författare)
-
Humanister i offentligheten : Kunskapens aktörer och arenor under efterkrigstiden
- 2022
-
Bok (refereegranskat)abstract
- Det finns en tydlig berättelse om hur humaniora marginaliserades i efterkrigstidens Sverige: i ingenjörernas, teknokraternas och samhällsvetarnas land fanns det inget utrymme för bildning, filosofi och historia. Denna bok utmanar en sådan föreställning och visar hur påtagligt närvarande humaniora var i tidens offentlighet. Genom att anlägga ett kunskapshistoriskt perspektiv åskådliggör författarna hur humanister befann sig mitt i välfärdssamhällets kultur och politik, medier och bokmarknad, idédebatt och utbildningsväsende. I centrum för boken står 1960- och 1970-talens offentlighet. I en första del diskuteras den avgörande roll som humanister spelade i den unga televisionens folkbildningsprogram liksom i tidens populärvetenskapliga pocketutgivning och på dagstidningarnas essäsidor. I en andra del riktas uppmärksamheten mot humanioras plats i den kristna kultursfären, arbetarrörelsens folkbildningsarbete och den nya vänsterns bokcaféer. Vi får möta kulturpersonligheter som Per I. Gedin, Gunnel Vallquist och Jan-Öjvind Swahn, men även tv-producenter, studiecirkelarrangörer, översättare av radikal facklitteratur och många andra. Alla bidrog de till att sätta humanistisk kunskap i rörelse under efterkrigsdecennierna. Mot en internationell bakgrund framträder bilden av ett humanistiskt kunskapssystem med djupa förankringar och vida förgreningar i det svenska samhället. Det är om dessa kunskapens aktörer och arenor som denna bok handlar.
|
|
| 3. |
|
|
| 4. |
-
Äldres lärande : utblickar och insikter
- 2022
-
Samlingsverk (redaktörskap) (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Boken Äldres lärande ger många exempel på lärande senare i livet. Här studeras bland annat utbildningsaktiviteter som studiecirklar, senioruniversitet, högskolestudier, graffitikurser och stickkaféer. Aktiviteter där intellektuell förkovran, social samvaro och välbefinnande är både motiv och vinst med deltagandet.Om vi tar livslångt lärande på allvar måste även den senare delen av livet inkluderas. Genom att se på lärande ur ett åldrande- och generationsperspektiv kan vi förstå hur tid samspelar med erfarenheter, kunskaper, bildning och hälsa i det livslånga lärandet.Boken Äldres lärande – utblickar och insikter ger många exempel på lärande senare i livet. Här studeras bland annat utbildningsaktiviteter som studiecirklar, senioruniversitet, högskolestudier, graffitikurser och stickkaféer. Aktiviteter där intellektuell förkovran, social samvaro och välbefinnande är både motiv och vinst med deltagandet.Antologin samlar aktuell svensk forskning om äldres lärande och förmedlar kunskaper från kvalitativa intervjustudier, existentiella levnadsberättelser och internationella forskningsutblickar.Äldres lärande passar alla som vill få insikter i vad lärande senare i livet kan ge och innebära, såsom pedagoger, organisatörer och studerande inom högskola och folkbildning, men även gemene man, gammal som ung, som finner glädje i att lära.
|
|
| 5. |
- Åström, Mats, et al.
(författare)
-
Sura sulfatjordar i Sverige : Ny kunskap och underlag för åtgärder
- 2024
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Målsättningen med projektet har varit att öka kunskapen om sura sulfatjordars utbredning och karaktär i Sverige. De viktigaste resultaten är: Sura sulfatjordar har en betydligt större förekomst och är framförallt betydligt surare och svavelrikare i sydöstra och södra Sverige än vad som tidigare varit känt, medan däremot förekomsten kring Vänern är liten. Norröver (Västerbotten, Norrbotten) är förekomsten hög, vilket varit känt sedan tidigare. Den nationella karteringen som gjordes i studien baserades på gles provtagning, vilket var vad projektets omfattning tillät. Detta innebär emellertid att för mellan-och sydsverige finns ännu ingen detaljkarta över förekomst av sura sulfatjordar. För att kunna genomföra en sådan kartering så effektivt och fort som möjligt, vilket det finns behov av, testades en ny karteringsteknik i ett valt område (väster om sjön Hjälmaren). Tekniken, som gav positiva resultat, genomfördes med maskininlärning och baserades på helikopterburna resistivitetsmätningar, höjddata (Lantmäteriet), nationella marktäckedata (Naturvårdsverket) och SGU:s jordartskarta. Den testades via fältundersökningar och har potential att genomföras på större områden. Med avseende på pH, aciditet samt totalhalter, syralösliga (1M HCl-lakning) halter och vattenlösliga halter av grundämnen är de sura sulfatjordarna relativt likadana runtom i landet med tanke på de rätt stora regionala variationer som förekommer i temperatur, paleosedimentationsmiljöer och markanvändningen. Denna förhållandevis homogena geokemiska karaktär underlättar förståelsen av hur de sura sulfatjordarna fungerar i termer av bland annat historiska, nutida och framtida effekter (försurning och metallbelastning) på miljön. Den förenklar också planering av åtgärder för att minska syra och metalläckage från dessa jordar, och bedömning av vad som är att förvänta vid återskapande av våtmarker på dessa jordar. På lokal nivå kan skillnaderna emellertid vara stora, t.ex. kan i den reducerade zonen där svavelhalten normalt är kring 1 % vara så hög som 5–7 % med avsevärd potentiellt ökad risk för miljön. En betydande övergripande regional fysikalisk-kemisk skillnad finns däremot på så vis att i norr har de sura sulfatjordarna ett betydligt tjockare surt skikt (median 75 cm) än de i söder (median 40 cm). En av konsekvenserna är att de sydliga sura sulfatjordarna sannolikt är mer känsliga för framtida sänkningar i grundvattennivån, d.v.s. det finns större potential för ytterligare omfattande syrabildning och metallfrisättning till följ av grundvattensänkningar förorsakade av långa torrperioder eller effektiverad dränering. Även de mikrobiella samhällena i den sura sulfatjorden är delvis annorlunda i norr än i söder. Till exempel, det finns en högre relativ förekomst av Ktedonobacteraceae i de norra delarna och Gallionellaceae i södra delarna av landet. Dessa skillnader är med största sannolikhet kopplade till temperaturskillnaderna mellan norr och söder, inklusive djup och tidsmässig längd av frost i marken. Kunskap om mer exakt vilka skillnaderna är mellan den mikrobiella aktiviteten i söder och norr kommer att belysas av en pågående mer ingående ”omics” studie där fokus är på de kemiska reaktioner som mikroberna bidrar till att ske eller påskynda.Återvätning av sura sulfatjordar kan åstadkomma positiva miljöeffekter. Detta gäller särskilt när den sekundära järnmineralogin (bildad efter att den sura sulfatjorden uppstått) domineras av schwertmannit och ferrihydrit, vilka mikrober under reducerande förhållanden relativt enkelt förmår bryta ner (reducera) vilket leder till en förhöjning av pH. Det, i sin tur, leder till att ett flertal metaller som blir toxiska redan vid relativt låga halter, såsom kadmium, nickel, mangan och beryllium, kommer att fastläggs istället för att läcka till närmiljön. Återvätning av sura sulfatjordar kan också skapa negativa miljöeffekter. Detta kan ske i form av ökad mobilisering och läckage av spårämnen som arsenik, krom och uran, men i första hand av ökad frisättning och rörlighet av tvåvärt järn. Den sura sulfatjorden har ett exceptionellt stort förråd av järn som kan bidra till detta, bundet i de sekundära mineralen schwertmannit, jarosit och ferrihydrit. I nästan 20 % av de undersökta sura sulfatjordarna motsvarar detta förråd > 2,0 % av hela den sura oxiderade zonens torrvikt, vilket är anmärkningsvärt högt. Det finns därför anledning till oro över vad de stora mängder järn som potentiellt kan frigöras skulle ha på våtmarken i sig på och vattensystem nedströms restaureringen. Sura sulfatjordar förekommer främst i låglänta områden som återfinns under den högsta kustlinjen. Det finns därför risk att metaller som läcker från dessa jordar hamnar i våtmarker, som likaledes förekommer i dessa områden. Detta har skett på ett omfattande sätt på en plats som undersökts i södra Sverige där framförallt järn fällts ut och påverkat både floran och faunan i våtmarken. Detta är ett fenomen att vara uppmärksam på i områden med sur sulfatjord, utöver den mer välkända påverkan i form av försurning och metallkontaminering av vattendrag. Det finns ett antal metoder som utvecklats, framförallt i Finland, för att minska läckage av syra och metaller från sura sulfatjordar under åkermark. På basen av genomgången litteratur och diskussioner med relevanta aktörer, bedöms den bästa metoden vara en kombination av teknikerna reglerbar dränering, underbevattning och injicering av kalkstenssuspension via täckdikningssystem. Denna teknikkombination förväntas leda till: (i) minskad oxidation och högre pH i jordarna, (ii) minskat läckage av syra och metaller till närmiljön, och (iii) positiva effekter på skörden på åkrarna (bör dock undersökas mer systematiskt) och kan därför ge en vinn-vinn situation. Ytterligare rekommenderas undersökning av möjligheter med och effekter av kalkfilterdiken. Att förhindra en sänkning av grundvattenytan i sura sulfatjordar är den viktigaste preventiva åtgärden både på kort och lång sikt. Detta är i sig ingen ny slutsats, men projektet har tagit fram data som mer exakt visar vad som kommer att ske i termer av bildning av aciditet och frisättning av metaller när grundvattennivån når djupare ner i den sura sulfatjordens underliggande reducerade och pH-neutrala grundvattenzon. Redan en sänkning ner i övergångszonen, d.v.s. den zon som ligger strax under det sura skiktet och där pH stiger snabbt, kommer frigöra avsevärda mängder aciditet och metaller med känd giftighet.
|
|
| 6. |
-
Årsredovisning för Linköpings universitet avseende budgetåret 2023
- 2024
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- När Linköpings universitet gör bokslut för år 2023 finns det anledning att vara stolt över vad vårt universitet levererar på alla fronter. Vi lever i en tid av stora förändringar och i ett osäkert världspolitiskt läge med kännbara ekonomiska konsekvenser. Då är det särskilt viktigt med en akademi som bidrar med ny kunskap och stärker människors bildning och kunnande. Vi ska ha tillit till att vi klarar dessa utmaningar, men det är ett långsiktigt arbete som involverar hela LiU, såväl studenter som medarbetare. Den akademiska högtiden i maj var speciell när vi för första gången fick möjlighet att hedra jubeldoktorerna som promoverades 50 år tidigare. Vi ska känna oss ödmjuka inför all kunskap, kompetens, erfarenhet och de nätverk som de förfogar över. De var pionjärer när det begav sig och startade flera av våra utbildningsprogram som hela tiden har haft som mål att göra studenterna väl rustade inför arbetslivet och få de bästa förutsättningarna att verka i en föränderlig och utmanande värld. Året som gick har med tydlighet visat att vi är ett attraktivt universitet. LiU hade fler än 41 000 studenter och forskarstuderande under 2023, det högsta antalet någonsin! Samtidigt var våra studenter återigen bäst på att snabbt etablera sig på arbetsmarknaden, ytterligare ett bevis på att våra utbildningar håller hög kvalitet och uppskattas av många. LiU:s strategiska plan med visionen ”med mod att tänka fritt och göra nytt” lägger grunden för det förändringsarbete som började ta form under 2023. Strategin har ett tydligt fokus på att vi ska vara ett universitet utan gränser, som tar kunskap och forskningsfronten framåt, och att vi tar ansvar för att överbrygga skiljelinjer och riva murar. Internationella samarbeten av olika slag är en viktig prioritering och under året har flera av våra forskare varit framgångsrika med att erhålla bidrag från Europeiska forskningsrådet och medel från ramprogrammet Horisont Europa. Privata donationer är ett betydelsefullt stöd till nydanande forskning och kommer i framtiden att vara ännu viktigare då statens resurser är begränsade. Att upprätthålla goda kontakter med våra alumner är därför en viktig del i vår samverkan för ett ökat kunskapsutbyte mellan akademi och omvärld. Många, varav flera stora, donationer kom in under året, bland annat för att främja tvärvetenskap. Förutom det fortsatt stora förtroende från externa finansiärer har LiU haft många andra stora forskningsframgångar under året. Fem forskningsprojekt fanns med på 100-listan från Kungl. Ingenjörsvetenskapsakademien som fokuserar på att säkerställa att nya innovationer inte hotar utan möjliggör bättre hushållning och fördelning av jordens begränsade resurser. Tidskriften Physics World utsåg en studie vid Laboratoriet för organisk elektronik, där forskare visade att mjuka elektroder kan odlas i levande vävnad, till ett av årets stora genombrott globalt inom fysik. I början av året kom NAISS, den nya nationella organisationen för superdatorer och storskaliga beräkningar som koordineras av LiU med statlig finansiering från Vetenskapsrådet, på plats. Dessutom beviljades den ansökan som LiU skickade till EuroHPC om en utökad europeisk beräkningsresurs för forskare inom akademi, industri och offentlig sektor i hela Europa. Det kommer att bli en av världens snabbaste superdatorer och att den hamnar vid LiU betyder mycket för vår forskning men visar också att LiU på allvar tar plats på den europeiska arenan.Med alla dessa framgångar står LiU starkt inför framtiden men det finns stora utmaningar och vi måste fortsätta att höja kvaliteten i vår forskning. Därför fattade jag beslutet att genomföra en heltäckande utvärdering av forskningen med syfte att stärka forskningsmiljöerna ytterligare men också besvara övergripande frågor om förutsättningarna för våra forskargrupper. Utvärderingen ska vara genomförd 2025 och det kommer att bli två intensiva år som kräver delaktighet från många. Med den här årsredovisningen visar Linköpings universitet att det finns en stark kraft hos alla som verkar vid LiU att bidra till fantastiska utbildningar, att våra studenter kommer att minnas sin tid på vårt universitet med glädje och att vår forskning bidrar till ny kunskap och nytta åt världen. Jag vill rikta ett stort tack till alla studenter och medarbetare för fina insatser under året.Jan-Ingvar Jönsson, rektor
|
|
| 7. |
- Ånell, Rickard, 1971-
(författare)
-
Decompression strain during long-duration, high-altitude exposures : Effects of intermittent excursions to moderate altitude and inspired fractions of oxygen
- 2021
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Today´s tactical demands and new technical solutions in fighter aircraft entail longer exposure periods at higher altitudes than before. A low cabin pressure protects pilots from pulmonary barotrauma in case of a sudden loss of cabin pressure, however it can also generate a supersaturation of nitrogen (N2) in the tissues, increasing the risks of bubble formation and decompression sickness (DCS). To be able to perform long-duration missions at high altitude, in-air refuelling is required, often performed at lower cabin altitudes between 15000-20000 ft. Therefore, the aim of the thesis was to explore different mechanisms that could affect decompressive strain during long and intermittent high altitude-exposures. In our experiments, upon which this thesis is based, we examined how ambient pressure and different breathing gas-mixtures affected the N2 washout and presence of venous gas emboli (VGE) as markers of decompressive strain, in particular during long-duration exposures. The thesis is based on four different studies and a short communication. The first two studies measured N2-washout during normoxic exposures. In studies I- IV, VGE were measured during normoxic or hyperoxic conditions with different ambient pressures. The results show that a high enough pressure increase compressed the existing bubbles and decreased the number of VGE before returning to high altitude. Hyperoxia alone did not protect subjects from VGE formation and DCS, whereas a combination of an early recompression during high-altitude exposures while breathing 100% O2 decreased VGE, probably by changing the bubble content from N2 to O2, making the bubbles unstable, probably reducing the risk for DCS returning to high altitude.
|
|
| 8. |
- Zhao, Lu
(författare)
-
Simulation of Melt Infiltration and Spreading using Moving Particle Semi-implicit Method
- 2024
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- During a core meltdown severe accident (SA) of light water reactors (LWRs), melt penetration in porous media (so-called melt infiltration) may occur due to melt relocation on top of a debris bed, or after dryout and re-melting of metallic particles containing steel and Zr, and then remelting of more refractory oxidic particles containing fuel and oxidized Zr in a hot zone of a debris bed. Both in-vessel and ex-vessel phases of SA progression may involve melt infiltration. For instance, if a debris bed in the lower head of reactor pressure vessel (RPV) is uncoolable, melt infiltration occurs due to corium debris remelting and can affect RPV failure mode and place. After the lower head failure, molten corium discharges from the RPV, leading to melt spreading in the reactor cavity if the cavity floor is dry or covered by a shallow water pool. In the case of deep water pool below the RPV, remelting of uncoolable debris bed can also result in melt spreading under the water. Clearly, modeling of melt infiltration and spreading are paramount not only to the prediction of severe accident progression, but also for the analyses of corium coolability and retention. In spite of their importance, insufficient work has been done in mechanistic modeling of the phenomena.The objective of this doctoral thesis is to provide high-fidelity predictive capabilities for melt infiltration and spreading, which can be employed to substantiate the understanding of melt infiltration in the RPV and melt spreading in the reactor cavity. The focus of the work is to develop a computational code with multi-physics models for modeling specific phenomena important to melt infiltration and melt spreading. The models and code are based on the Moving Particle Semi-implicit (MPS) method, starting from two-dimensional representation and progressing with three-dimensional simulations.The thesis first describes the MPS method which is a mesh free method suitable for free-surface flow. The governing equations including mass, momentum and energy conservation equations are discretized with particle interaction models, such as gradient model and Laplacian model. Furthermore, models for viscosity and phase change, surface tension and wettability are implemented in the code. Additional models of multi-phase flow, crust formation, and film boiling heat transfer are added for relevant applications.The developed MPS code is then validated against various experiments for analyses of in-vessel melt infiltration, and ex-vessel melt spreading in dry and underwater conditions. In particular, three numerical studies have been conducted to investigate the capabilities of the MPS code for prediction of melt infiltration, melt spreading under dry condition and melt spreading under water. The key points from the numerical studies are as follows. • The MPS code is applied to predict melt infiltration phenomena in various particulate beds employed in the REMCOD experiments carried out at KTH-NPS with corium simulant materials. The wettability model is implemented, which is characterized by the contact angle between the melt and the debris bed. The REMCOD-E09-C4 and E09-C2 tests are calculated in which melt penetrates through hot debris beds with spherical particles and cylindrical particles, respectively. Then, the MPS code is applied to simulate the REMCOD-E08-C4 test in which the debris bed temperature is below the melting point of melt, thereby the solidification occurs. The results suggest that the melt infiltration process in the experiment with cylindrical particles can be predicted by using Sauter mean diameter. Additionally, the simulation shows a good agreement with the tests.• The MPS code is further extended and employed for the dry spreading test. A modified crust formation model has been proposed based on rigid body assumption to keep the dynamic shape of crust, which is appropriate for the crust formed at the top surface. Two tests conducted at KTH are simulated as one-dimensional and two-dimensional spreading schemes, respectively. These simulations concentrate on hydrodynamic motion and heat transfer while ignoring the associated phenomena such as MCCI and generation of gaseous concrete decomposition products. The results illustrate the capability of the MPS code predicting melt leading-edge progression and spread thickness in dry cavity.• The MPS code capabilities are further extended to model the specific phenomena appearing during melt spreading over substrates under a water layer, such as multiphase flow and film boiling heat transfer. A smoothing scheme is proposed to replace the real properties of interfacial particles for multiphase flow. The film boiling heat transfer is calculated along the film boiling regime of the boiling curve. For validation, the updated MPS code is then employed to simulate the S3E-2MWS-Ox-1 and PULiMS-E9 tests, which are conducted at KTH. These simulations focus on investigating the thermal-hydraulic characteristics of 1D and 2D melt underwater spreading, and they predict the leading edge progression and terminal spread thickness well.In general, the developed MPS code offers a novel approach to predict melt infiltration in the RPV and melt spreading in the reactor cavity with high fidelity. The insight from the simulations helps the understanding of corium coolability and retention.
|
|
| 9. |
- Yu, Cheng-Han, 1992-
(författare)
-
Anisotropic Mechanical Behaviours and Thin-wall Effects of Additively Manufactured Austenitic Alloys
- 2022
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Additive manufacturing (AM), also known as 3D printing, is a general concept of building a three-dimensional object layer-by-layer. AM breaks through the manufacturing limitations in conventionally subtractive manufacturing, leading to a great design freedom of components with complex geometries. The potential of integrating AM into existing manufacturing process with additional functionality raises interest in various fields, such as aerospace, automotive and medical applications. To ensure robust AM applications, this PhD project has carried out investigations on the mechanical behaviours of AM components with respect to the characteristic microstructure and the geometrical effects. The investigated materials include Hastelloy X (HX, a solid-solution strengthened Ni-based superalloy) and stainless steel 316L (SS 316L, a solid-solution strengthened austenitic stainless steel) manufactured by laser powder bed fusion (LPBF). The high temperature tensile behaviours, short-term creep resistance and low cycle fatigue performance have been examined. The aim of this thesis is to conduct a fundamental studies that can be applied to different material grades with single phase face-centred cubic (FCC) crystallographic structure. LPBF HX shows a great potential for the burner tip repair application in gas turbines. Due to the complex geometry of the burner and the requirement of high temperature mechanical performance, the tensile properties have been systematically examined. Multiple testing variables have been applied, including the specimen geometry, the elevated temperature, the strain rate and the loading direction (LD). Combined with the prior and post microstructural analysis, the deformation and fracture mechanisms have been investigated. For the thin-walled specimens, a clear texture transition is found when it comes to the thinner specimen, and it leads to the lower yield strength as a result. In addition, as the high surface roughness of the LPBF as-built specimen can cause inaccuracy of the yield strength determination due to the overestimated loading cross section, especially for the thin-walled specimen, a calibration method based on the crystallographic texture results has been proposed. Meanwhile, anisotropic tensile behaviours are observed at all the testing conditions due to the elongated grain structure and the characteristic texture along the building direction (BD). At elevated temperatures, the grain boundary embrittlement takes place at 700 °C that leads to the ductility loss in the horizontal loading (LD ⊥ BD). Slow strain rate tensile testing (SSRT) has been performed to probe the short-term creep resistance at 700 °C, since it is a useful tool to address the strain rate dependent in elastic strain accumulation. Surprisingly, the ductility of the vertical loading (LD // BD) remains at a high level not only at 700 °C but also at SSRT condition, and the high ductility results from the evident texture evolution and crystallographic orientation dependent deformation twinning. The good ductility of the vertical loading indicates a better creep performance compared to the horizontal loading. In-situ and ex-situ neutron diffraction measurements upon loading have also been applied for a full-length investigation on the anisotropic tensile behaviours. Thin-wall effects on strain-controlled low cycle fatigue (LCF) behaviours of LPBF SS 316L have been investigated by using the tubular fatigue specimens with different wall thicknesses. The comparison between the machined and as-built surface conditions have been drawn. The fully reversed LCF tests were successfully performed without the buckling problem in thin-walled structures owing to the tubular geometry. The surface roughness and the distinct microstructure at the surface region lead to the inferior fatigue strain-life, especially with the low applied strain range. The combined effects have been quantified by estimating the fatigue notch factor, Kf . The LCF tests have also been performed on the regular cylindrical specimens and compared to the wrought SS 316L. A comparable fatigue strain-life is found between the LPBF and the wrought SS 316L. Yet, the secondary hardening caused by strain-induced martensitic phase transformation is only observed in the wrought SS 316L, while continuous cyclic softening is shown in the LPBF SS 316L. In addition, as high level of residual stress (RS) is commonly found in the as-built specimen, the effect of stress relief heat treatment (600 °C /4 hours) on the LCF behaviours has been examined. A great reduction of RS is found after the heat treatment, and higher responding stresses are shown in the stress relieved specimen, which indicates a better fatigue stress-life. In summary, the deformation and fracture mechanisms of LPBF HX and SS 316L under different loading conditions have been systematically investigated. Via increasing deeper knowledge of LPBF material behaviours, the LPBF applications can be expanded to a greater extent.
|
|
| 10. |
- Yildiz, Ahmet Bahadir, 1989-
(författare)
-
Neutron scattering studies of hard metals
- 2021
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Since their discovery about 100 years ago, tools made of hard metals have been the enablers of development in various areas: from drilling subway lines for more sustainable cities to the machining of complex next-generation airplane engine parts for reduced CO2 emissions. An increase in properties of hard metals thus leads to efficient operations with shorter lead-time, less environmental footprint, and reduced cost. To tailor the as-sintered hard metal structure with desired properties and develop reliable modelling tools, it is critical to have statistically representative experimental data acquired in conditions mimicking the real processes for hard metals. However, to date, nano- and microstructural investigations of hard metals and related systems have been mainly focused on the lab-scale techniques, limiting the bulk-scale in-situ investigations. This thesis focuses on neutron scattering techniques and demonstrates how the utilization of small angle neutron scattering (SANS) techniques and neutron diffraction (ND) in a complementary manner with lab-scale techniques and computational tools can enhance the mechanistic understanding during processing of hard metals and related systems. Some of the presented information within the thesis is unique to neutron scattering experiments.SANS experiments are used for the quantification of nano- and microstructural features including Co-rich binder pocket size, WC grain size, and size and volume fraction of (V,W)Cx interfacial layers. The quantitative data enables us to draw conclusions regarding the mechanism of grain coarsening inhibition in V-doped hard metals at different V additions. The findings indicate that the grain coarsening inhibition in V-doped hard metals originates from reduced WC/Co interface mobility and total driving force for coarsening. The complex nature of structural evolution at sintering temperatures is further investigated by in-situ SANS up to 1500 oC. Our results show that the size and volume fraction of interfacial layers strongly depend on the presence of bulk (V,W)Cx precipitates and V activity in the binder phase.In-situ ND experiments during aging of (Ti,Zr)C-based systems provide time-resolved insights into the kinetics and structural evolution during phase separation at 1600 oC for 10 h. The results reveal that the decomposition of (Ti,Zr)C into TiC- and ZrC-rich phases can be significantly retarded by minor HfC or NbC additions. During decomposition, in line with the nucleation and growth process, no change is observed in the lattice parameter of ZrC-rich phase. In contrast, the lattice parameter of TiC-rich phase reduces with decomposition, resulting from TiC enrichment, i.e. it reaches equilibrium composition in the course of time. Furthermore, a novel multi-principal element carbide system (Ti,Zr,Hf,W)C with exceptional hardness is designed. Although the system has a miscibility gap, only minor decomposition is observed after 100 h aging at 1350 oC, where the formation of (Ti,W)C- and (Zr,Hf)C-rich decomposition products and WC precipitates occur. Such hindered decomposition enables the carbide system to preserve its high hardness.In summary, by using neutron scattering techniques, this thesis contributes to a better understanding of nano- and microstructural evolution in hard metals and related systems during their processing at elevated temperatures. The thesis and appended papers also guide readers regarding the planning, e.g. sample preparation and sample environment selection, and data analysis of neutron scattering experiments. The thesis can thus serve as a starting point for the more widespread utilization of neutron scattering techniques by the hard metal industry.
|
|
