SOLUTE-DERIVED THERMAL STABILITY OF NANOCRYSTALLINE ALUMINUM AND PROCESSING FACTOR INFLUENCE ON THE FORMATION OF AL6MN QUASICRYSTALS IN MELT-SPINNING

Thermal stability of nanograined metals can be difficult to attain due to the large driving force for grain growth that arises from the significant boundary area constituted by the nanostructure. Kinetic approaches for stabilization of the nanostructure effective at low homologous temperatures often fail at higher homologous temperatures. Thermodynamic approaches for thermal stabilization may offer higher temperature stability. In this research, modest alloying of aluminum with solute (1 at.% Sc, Yb, or Sr) was examined as a means to thermodynamically stabilize a bulk nanostructure at elevated temperatures. After using melt-spinning and ball-milling to create an extended solid-solution and nanostructure with average grain size on the order of 30-45 nm, 1 h annealing treatments at 673 K (0.72 Tm) , 773 K (0.83 Tm) , and 873 K (0.94 Tm) were applied. The alloys remain nanocrystalline (<100 nm) as measured by Warren-Averbach Fourier analysis of x-ray diffraction peaks and direct observation of TEM dark field micrographs, with the efficacy of stabilization: Sr>Yb>Sc. Disappearance of intermetallic phases in the Sr and Yb alloys in the x-ray diffraction spectra are observed to occur coincident with the stabilization after annealing, suggesting that precipitates dissolve and the boundaries are enriched with solute. Melt-spinning has also been shown to be an effective process to produce a class of ordered, but non-periodic crystals called quasicrystals. However, many of the factors related to the creation of the quasicrystals through melt-spinning are not optimized for specific chemistries and alloy systems. In a related but separate aspect of this research, meltspinning was utilized to create metastable quasicrystalline Al6Mn in an α-Al matrix through rapid solidification of Al-8Mn (by mol) and Al-10Mn (by mol) alloys. Wheel speed of the melt-spinning wheel and orifice diameter of the tube reservoir were varied to determine their effect on the resulting volume proportions of the resultant phases using integrated areas of collected x-ray diffraction spectra. The data were then used to extrapolate parameters for the Al-10Mn alloy which consistently produced Al6Mn quasicrystal with almost complete suppression of the equilibrium Al6Mn orthorhombic phase.

Hating the neighbors: The role of hate crime in the perpetuation of black residential segregation

Grounded in group conflict theory and the defended neighborhoods thesis, this nationwide empirical study of cities and their residential segregation levels, examines the occurrence of hate crime using data on for all U.S. cities with populations over 95,000, and data compiled from the Uniform Crime Report for hate crime, in conjunction with 2000 census data. Hate crime is any illegal act motivated by pre-formed bias against, in this case, a person’s real or perceived race. This research asks: Do hate crime levels predict white/black segregation levels? How does hate crime predict different measures of white/black segregation? I use the dissimilarity index measure of segregation operationalized as a continuous, binary and ordinal variable, to explore whether hate crime predicts segregation of blacks from whites. In cities with higher rates of hate crime there was higher dissimilarity between whites and blacks, controlling for other factors. The segregation level was more likely to be “high” in a city where hate crime occurred. Blacks are continually multiply disadvantaged and distinctly affected by hate crime and residential segregation. Prior studies of residential segregation have focused almost exclusively on individual choice, residents’ lack of finances, or discriminatory actions that prevent racial minorities from moving, to explore the correlates of segregation. Notably absent from these studies are measures reflecting the level of hate crime occurring in cities. This study demonstrates the importance of considering hate crime and neighborhood conflict when contemplating the causes of residential segregation.

Prediction of PA12 melt viscosity in Laser Sintering by a Time and Temperature dependent rheological model

Ein auf Basis von Prozessdaten kalibriertes Viskositätsmodell wird vorgeschlagen und zur Vorhersage der Viskosität einer Polyamid 12 (PA12) Kunststoffschmelze als Funktion von Zeit, Temperatur und Schergeschwindigkeit angewandt. Im ersten Schritt wurde das Viskositätsmodell aus experimentellen Daten abgeleitet. Es beruht hauptsächlich auf dem drei-parametrigen Ansatz von Carreau, wobei zwei zusätzliche Verschiebungsfaktoren eingesetzt werden. Die Temperaturabhängigkeit der Viskosität wird mithilfe des Verschiebungsfaktors aT von Arrhenius berücksichtigt. Ein weiterer Verschiebungsfaktor aSC (Structural Change) wird eingeführt, der die Strukturänderung von PA12 als Folge der Prozessbedingungen beim Lasersintern beschreibt. Beobachtet wurde die Strukturänderung in Form einer signifikanten Viskositätserhöhung. Es wurde geschlussfolgert, dass diese Viskositätserhöhung auf einen Molmassenaufbau zurückzuführen ist und als Nachkondensation verstanden werden kann. Abhängig von den Zeit- und Temperaturbedingungen wurde festgestellt, dass die Viskosität als Folge des Molmassenaufbaus exponentiell gegen eine irreversible Grenze strebt. Die Geschwindigkeit dieser Nachkondensation ist zeit- und temperaturabhängig. Es wird angenommen, dass die Pulverbetttemperatur einen Molmassenaufbau verursacht und es damit zur Kettenverlängerung kommt. Dieser fortschreitende Prozess der zunehmenden Kettenlängen setzt molekulare Beweglichkeit herab und unterbindet die weitere Nachkondensation. Der Verschiebungsfaktor aSC drückt diese physikalisch-chemische Modellvorstellung aus und beinhaltet zwei zusätzliche Parameter. Der Parameter aSC,UL entspricht der oberen Viskositätsgrenze, wohingegen k0 die Strukturänderungsrate angibt. Es wurde weiterhin festgestellt, dass es folglich nützlich ist zwischen einer Fließaktivierungsenergie und einer Strukturänderungsaktivierungsenergie für die Berechnung von aT und aSC zu unterscheiden. Die Optimierung der Modellparameter erfolgte mithilfe eines genetischen Algorithmus. Zwischen berechneten und gemessenen Viskositäten wurde eine gute Übereinstimmung gefunden, so dass das Viskositätsmodell in der Lage ist die Viskosität einer PA12 Kunststoffschmelze als Folge eines kombinierten Lasersinter Zeit- und Temperatureinflusses vorherzusagen. Das Modell wurde im zweiten Schritt angewandt, um die Viskosität während des Lasersinter-Prozesses in Abhängigkeit von der Energiedichte zu berechnen. Hierzu wurden Prozessdaten, wie Schmelzetemperatur und Belichtungszeit benutzt, die mithilfe einer High-Speed Thermografiekamera on-line gemessen wurden. Abschließend wurde der Einfluss der Strukturänderung auf das Viskositätsniveau im Prozess aufgezeigt.