Stichting MSE - where metals connect academia and industry. Jaarverslag 2012

Stichting MSE - where metals connect academia and industry

Jaarverslag 2012

1


2


Inhoud Pagina

Partners

4

Doelstelling

5

Inleiding

Organisatie

Afdeling Materials Science and Engineering Activiteiten 2012

Vooruitzicht 2013

5 6 7

10 14

3


Partners Allseas Poortweg 12 2612 PA Delft www.allseas.com

Heerema Marine Contractors Vondellaan 55 2332 AA Leiden www.heerema.com

Materials innovation institute M2i Mekelweg 2 2628 CD Delft www.m2i.nl

Mat-tech (sinds 1 januari 2013) Ekkersrijt 4605 5692 DR Son www.mat-tech.com

Nederlands Instituut voor Lastechniek (NIL) Boerhaavelaan 40 2713 HX Zoetermeer www.nil.nl

Nyrstar Hoofdstraat 1 6024 AA Budel - Dorplein www.nyrstarbudel.nl

Tata Steel Europe Wenckebachstraat 1 1951 JZ Velsen-Noord www.tatasteel.nl

4


Inleiding De Stichting Materials Science and Engineering (MSE) wordt gevormd door een consortium van Nederlandse bedrijven die structureel samenwerken met de enige academische Materiaalkunde-afdeling in Nederland, aan de Technische Universiteit Delft. Het doel van deze samenwerking is het continueren en verder ontwikkelen van het vakgebied Materiaalkunde. De focus van het onderzoek en onderwijs van de Afdeling is op metalen. Het is de missie van de Afdeling Materials Science and Engineering om wetenschappelijk onderzoek te verrichten en jonge academici op te leiden die een gedegen metaalkundige kennis kunnen toepassen in de

maatschappij. Alle aspecten van de levenscyclus van metalen worden hierbij beschouwd, van bereiding, raffinage en stolling via thermomechanische behandeling, lassen en corrosie tot recyclen. Deze keus is gemaakt door de Afdeling omdat al deze deelgebieden relevant zijn voor de ontwikkeling en het duurzame gebruik van metalen in industrie en maatschappij. Expertise op deze gebieden bij jonge ingenieurs en wetenschappers is daarom cruciaal. De financiële ondersteuning die de Stichting MSE en haar partners aan de Afdeling leveren is cruciaal voor de instandhouding van het wetenschappelijk onderwijs en onderzoek op het gebied van metaalkunde.

Doelstelling De Stichting MSE biedt de industriële partners gelegenheid mee te denken en samen te werken met de Afdeling op het gebied van onderwijs en onderzoek. Zij brengt de industriële partners in direct contact met studenten in de Masteropleiding Materials Science and Engineering en enkele andere Master- en Bacheloropleidingen. Daarnaast bevordert de Stichting de uitvoering van kortlopende gemeenschappelijke onderzoeksprojecten en biedt de partners mogelijkheden voor het uitvoeren van experimenten. De inbreng van de Stichting MSE stelt de Afdeling in staat de academische beoefening van het vakgebied metaalkunde in Nederland in stand te houden. Lasboog bij TIG-lassen

5


Organisatie De Stichting MSE is ingeschreven bij de Kamer van Koophandel in Den Haag en is een onafhankelijke rechtspersoon. Het bestuur van de Stichting kent drie functies, die momenteel worden ingevuld door de volgende personen: prof.dr. Rob Boom (TU Delft, voorzitter), prof.dr.ir. Jilt Sietsma (TU Delft, secretaris) en dr.ir. Sibbe Hoekstra (M2i, penningmeester). Directeur van de Stichting is drs. Annemart Berendse (TU Delft), secretariële ondersteuning wordt verleend door mevr. Froukje Prins (TU Delft). De Stichting heeft geen personeelsleden en wordt kosteloos gerund door personeel van de Technische Universiteit Delft. Alle partners van de Stichting zijn vertegenwoordigd

6

in de Raad van Advies van de Stichting, die minstens twee keer per jaar met het bestuur vergadert over onderwijs, onderzoek en organisatie. In 2012 hebben vergaderingen van de Raad van Advies met het bestuur van de Stichting plaatsgevonden op 26 juni en 9 oktober.


Afdeling Materials Science and Engineering De Stichting MSE geeft financiële ondersteuning aan de Afdeling Materials Science and Engineering van de Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen (3mE) aan de Technische Universiteit Delft. De Afdeling Materials Science and Engineering voert coherent en innovatief onderzoek uit dat gericht is op de ontwikkeling, productie, karakterisering en beheersing van eigenschappen van materialen, met een sterke nadruk op metalen. Het onderzoek en onderwijs van de Afdeling omvatten de volledige levenscyclus van metalen, van bereiding uit ertsen tot recycling. Dankzij deze strategie heeft de Afdeling een unieke combinatie van expertise in huis betreffende alle aspecten van de productie en het gebruik van metalen.

Levenscyclus van metalen Het is het doel van de Afdeling om de fundamentele kennis te genereren die de basis vormt voor het ontwikkelen van metaallegeringen met betere gebruikseigenschappen en een langere levensduur, terwijl tegelijkertijd duurzaam gebruik van grondstoffen en een minimale milieu-footprint nagestreefd worden. Optimaal gebruik en substitutie van kritische materialen is een belangrijke rode draad in het onderzoek en onderwijs van de Afdeling.

Onderwijs De nauwe relatie tussen onderwijs en onderzoek, een kenmerk van wetenschappelijk onderwijs, wordt ingevuld door Master-studenten en promovendi, die een essentiële rol spelen in het onderzoek van de Afdeling. Zij werken nauw samen met hun begeleiders, collega’s en technici, strevend naar wetenschappelijke publicaties van hoog niveau. Deze studenten genieten een kwalitatief hoogstaande opleiding in materiaalkunde, die hen voorbereidt op het aangaan van huidige en toekomstige technologische en maatschappelijke uitdagingen in industrie en academia. De Afdeling verzorgt twee Master-opleidingen: de Master Materials Science and Engineering en de ‘track’ Materials Engineering and Applications binnen de Master Mechanical Engineering. De eerste opleiding leidt Masterstudenten op tot materiaalkundige ingenieurs, de tweede tot werktuigbouwkundige ingenieurs met een zeer gedegen kennis van materialen. In het academische jaar 2012/2013 zijn 22 eerste-jaarsstudenten gestart in deze programma’s. In de Bacheloropleidingen Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek (500 studenten per jaar) worden twee inleidende colleges Materiaalkunde gegeven. De bijdrage van de Afdeling aan deze opleidingen zal vanaf het academische jaar 2013/2014 sterk toenemen. Het programma hiervoor is momenteel in ontwikkeling. In het derde jaar van de Bachelor-opleidingen voeren studenten in groepen van vier een onderzoeksproject uit met een totale omvang van 1000 uur. De Afdeling begeleidt ieder semester typisch 6−8 groepen voor materiaalkundige onderzoeksprojecten die gedefinieerd kunnen worden in samenwerking met een industriële partner. Sinds september 2012 organiseert de Afdeling de minor (één semester voor derde-jaars Bachelorstudenten) “Deep Sea”, in samenwerking met Maritieme Techniek. Deze minor wordt in 2012/2013 gevolgd door 40 studenten. De minor Deep Sea zal niet gegeven worden in het academische jaar 2013/2014.

7


Bachelor Project (28)

Master (22) Minor (40)

Studenteninstroom bij de Afdeling MSE, 2012-2013 Onderzoek In nauwe samenwerking met de industrie ontwikkelt de Afdeling nieuwe concepten, metaalkundige kennis en procesverbeteringen die direct gerelateerd zijn aan toepassingen bij de industriële partners. Het succes van de Afdeling in het aantrekken van industrieel gelieerd onderzoek, op basis waarvan ook hoogstaande wetenschappelijke publicaties gerealiseerd worden, getuigt van de kwaliteit en de maatschappelijke relevantie van het onderzoek.

De Afdeling gebruikt en werkt aan de verdere ontwikkeling van experimentele technieken voor de analyse van structuur en samenstelling van metalen en voor het karakteriseren van eigenschappen. De beschikbare technieken zijn o.a. optische en elektronenmicroscopie, diffractietechnieken, insitu technieken om metaalgedrag te karakteriseren bij mechanische belasting, hoge temperaturen, magnetische velden en corrosieve omgeving. In nauwe samenwerking met andere onderzoeksinstituten worden technieken toegepast die gebaseerd zijn op synchrotronstraling, neutronen en positronen. Fysische modellering van mechanisch en (micro) structureel gedrag van metalen wordt ontwikkeld op de atomaire lengteschaal, microstructurele schaal en macroscopische schaal. De strategie van de Afdeling om zich te richten op de volledige levenscyclus van metalen is een belangrijke versterkende factor in het onderzoek. Door deze strategie heeft de Afdeling een breed spectrum aan expertise ontwikkeld dat optimale wetenschappelijke interactie en stimulans mogelijk maakt op gemeenschappelijke gebieden als thermodynamica, fasetransformaties, warmteen massatransport, chemie, fysische processen op verschillende tijd- en lengteschalen, mechanisch gedrag en analysetechnieken. Internationale contacten en samenwerking

Corrosie-onderzoek

8

“Metaalkunde in Delft” heeft een zeer goede naam in de internationale metaalkundige wetenschapswereld. De wetenschappers van de Afdeling onderhouden dan ook zeer vele internationale contacten, die gestalte krijgen in gemeenschappelijke projecten, uitwisseling van studenten en jonge onderzoekers en benoemingen als gasthoogleraar. Dr. Wim Sloof is gasthoogleraar bij het Harbin Institute of Technology in China en dr. Yongxiang Yang is gasthoogleraar bij North-Eastern University en bij Anhui University, beiden in China. Een structurele samenwerking op hoogleraarsniveau wordt ook onderhouden met de Universiteit van Gent (prof. Jilt Sietsma, prof. Leo Kestens, dr. Roumen Petrov) en met de Vrije Universiteit Brussel (prof. Herman Terryn). Naast deze structurele contacten zijn er zeer vele


uitwisselingen en samenwerkingen op het niveau van onderzoeksprojecten en studenten, o.a. met RWTH Aachen, Max-Planck Institut Düsseldorf, Cambridge University, University of Wollongong, University of Birmingham, McGill University, Mintek Johannesburg, KTH Stockholm, Risø National Laboratory, Tohoku University, Argonne National Laboratory, ESRF Synchrotron Facility, etc.. Vanzelfsprekend is de Afdeling ook zeer prominent vertegenwoordigd op internationale conferenties als invited en keynote sprekers, als sessievoorzitters en als lid van organisatiecomités en wetenschappelijke comités. Ook worden wetenschappers van de Afdeling regelmatig uitgenodigd voor internationale evaluatiecommissies Uniek De Afdeling MSE richt haar onderzoek en onderwijs op fundamenteel inzicht in het gedrag van metalen in productie en gebruik. De Afdeling MSE is de enige academische onderzoeksgroep op dit gebied in Nederland. De Afdeling MSE betrekt Bachelor- en Masterstudenten zeer intensief bij metaalkundig onderzoek, ook bij onderzoek dat in samenwerking met industriële partners wordt uitgevoerd.

De ingenieurs die bij de Afdeling afstuderen zijn óf zeer goed opgeleide materiaalkundige ingenieurs (Master MSE) óf werktuigbouwkundige ingenieurs met een zeer gedegen kennis van materialen (Track MEA). Onderzoeksgroepen Metals Processing, Microstructure and Properties (MPMP), prof.dr.ir. Jilt Sietsma, prof. dr. Ian Richardson Surface and Interface Engineering (SIE), prof.dr. Barend Thijsse (ad interim) Virtual Materials and Mechanics (VMM), prof.dr. Barend Thijsse Materials in Art and Archaeology (MAA), prof.dr. Joris Dik Een vacante leerstoel Metals for Extreme Conditions Naast de genoemde full-time hoogleraren zijn de hoogleraren em.prof. Rob Boom, em.prof. Laurens Katgerman, prof. Leo Kestens, prof. Herman Terryn en em.prof. Hans de Wit part-time werkzaam in de Afdeling.

Het onderzoek van de Afdeling is gericht op het metaal zelf; de gegenereerde kennis is generiek van aard en relevant voor alle toepassingsgebieden. Het onderzoek van de Afdeling beslaat de gehele levenscyclus van metalen, van bereiding uit ertsen tot recycling. De expertise van de wetenschappers van de Afdeling beslaat een uniek breed spectrum van wetenschappelijke kennis.

9


Activiteiten 2012 In 2012 heeft de Stichting MSE, in nauwe samenwerking met de Afdeling, een groot aantal activiteiten ontwikkeld in het kader van de samenwerking met haar partners. Deze activiteiten betroffen initiatieven op verschillende gebieden, waarbij steeds de inhoudelijke inbreng van de docenten en onderzoekers bepalend was. Veel van de activiteiten hielden verband met onderwijs aan Bachelor- en Masterstudenten. Educatie aan partners Op 25 mei 2012 heeft de Stichting een Master class georganiseerd op het thema Materials response to welding. Lassen is een onderwerp dat voor de partners van de Stichting van groot belang is. De Master class ging in op verschillende lasprocessen, waarbij mogelijkheden en limiteringen werden behandeld vanuit wetenschappelijk en praktisch perspectief. Ook toekomstige ontwikkelingen werden belicht. Aan de Master class werd deelgenomen door medewerkers van Tata Steel, Heerema en Allseas. MSE Science Day Zoals ieder jaar heeft de Afdeling haar Science Day gehouden, op 26 september 2012. De MSE Science Day is een interne workshop, waarop alle onderzoekers een deel van hun werk presenteren. Dit gebeurt in een levendige postersessie. Voorafgaand hieraan presenteert een viertal onderzoekers hun werk in mondelinge presentaties. In 2012 zijn ook de partners van de Stichting uitgenodigd de Science Day bij te wonen, en dr. Natalia Ermolaeva van Allseas heeft op uitnodiging van de Afdeling een mondelinge presentatie gehouden voor de medewerkers en studenten van de Afdeling. Aan de Science Day werd vanuit de meeste partners van de Stichting deelgenomen.

10

Scheurgroei in de dendritische microstructuur van een aluminiumlegering Gastcolleges Bij verschillende vakken in de Masteropleidingen Materiaalkunde en in de Bacheloropleidingen Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek hebben medewerkers van partnerbedrijven gastcolleges verzorgd op uitnodiging van de verantwoordelijke docenten van de vakken. Society’s needs: case studies and materials challenges, 25 M.Sc.-studenten: dr. Helen Boyd en ir. Menas Wibowo (Heerema), op uitnodiging van dr. Arjan Mol Extractive metallurgy, 30 B.Sc.-studenten: dr. Cris Copini (Nyrstar), op uitnodiging van dr. Yongxiang Yang Materiaalkunde II, 70 B.Sc.-studenten (plus ±150 via Collegerama): dr. Carel ten Horn (Tata Steel), op uitnodiging van prof. Jilt Sietsma Materiaalkunde II, 70 B.Sc.-studenten (plus ±150 via Collegerama): dr. Bin Hu (Allseas), op uitnodiging van prof. Jilt Sietsma


Materiaalkunde II, 70 B.Sc.-studenten (plus ±150 via Collegerama): ir. Menas Wibowo (Heerema), op uitnodiging van prof. Jilt Sietsma Bedrijfs- en universiteitsbezoeken Op 11 oktober 2012 brachten 30 B.Sc.-studenten een bezoek aan Nyrstar in Budel. Vijftig studenten van de Masteropleidingen Materials Science and Engineering en Materials Engineering and Applications en van de Bachelor-minor Deep Sea brachten op 10 december 2012 een bezoek aan Tata Steel Europe in IJmuiden. Zes medewerkers van de technische staf van het Nederlands Instituut voor Lastechniek brachten een bezoek aan de Afdeling MSE in juni 2012. Studentenprojecten Twee M.Sc.-studenten hebben een stage uitgevoerd bij Nyrstar, Budel, onder verantwoordelijkheid van dr. Yongxiang Yang. Eén M.Sc.-studente heeft een stage van drie maanden uitgevoerd bij Tata Steel, IJmuiden, onder verantwoordelijkheid van prof. Jilt Sietsma. Twee afstudeerprojecten zijn uitgevoerd bij Tata Steel, IJmuiden, onder verantwoordelijkheid van prof. Jilt Sietsma. Eén student is afgestudeerd in maart 2013, de tweede zal in juni 2013 afstuderen. Eén afstudeerproject is uitgevoerd bij Allseas, Delft, onder verantwoordelijkheid van dr. Marcel Hermans. De student zal in de zomer van 2013 afstuderen.

Experimenteel onderzoek Experimenten op de dilatometer en de Gleeble 3800 zijn uitgevoerd in samenwerking met Tata Steel. Mechanische tests en GMAW-tests zijn uitgevoerd voor Allseas. Consultancy Op de volgende gebieden hebben wetenschappelijke discussies plaatsgevonden waaraan onderzoekers van de Afdeling en van de industriële partners van de Stichting hebben deelgenomen: solute drag, oplosbaarheidsproducten: dr. Marcel Sluiter, Tata Steel overleg over onderzoeksmogelijkheden voor de partners van NIL: dr. Marcel Hermans, NIL microscheuren in B-Mn staal: dr. Wim Sloof, Tata Steel thermomechanische processing: prof. Jilt Sietsma, Tata Steel diffractie-experimenten aan zink-residuen: dr. Yongxiang Yang, Nyrstar breuktaaiheid: dr. Michael Janssen, dr. Marcel Hermans, Heerema low-cycle vermoeiing: dr. Michael Janssen, Heerema

Twee Bacheloronderzoekprojecten (2×4 studenten) zijn uitgevoerd bij Allseas, onder verantwoordelijkheid van dr. Ton Riemslag en prof. Jilt Sietsma.

11


R. Boom, S. Riaz, Y. Xiao & K.C. Mills Evolution of published research on molten slags and fluxes in the second millennium Proceedings Ninth International Conference on Molten Slags and Fluxes Molten12, May 27−30, 2012, Beijing, China (key-note artikel op uitnodiging)

Self-healing deeltjes (hoogte 4 μm) in een Thermal Barrier Coating Onderzoeksprojecten Onderzoekers van Tata Steel hebben zitting in de begeleidingscommissie van het IOP-project Corrosionprotective self-healing coatings (dr. Arjan Mol). Ook in de begeleidingscommissie van het STW-project Preventing the collapse of steel-reinforced buildings during fire by increasing the high-temperature strength of construction steel (dr. Erik Offerman) nemen onderzoekers van Tata Steel deel. Op 6 juli 2012 is ir. Wouter Tiekink van Tata Steel gepromoveerd op het proefschrift Al2O3 in steel and its transformation with calcium. Promotor was prof. Rob Boom van de Afdeling MSE, prof. Ian Richardson en prof. Jilt Sietsma maakten deel uit van de commissie. Publicaties In 2012 zijn een aantal wetenschappelijke publicaties verschenen waarvan zowel wetenschappers van de Afdeling MSE als onderzoekers van de partners van de Stichting MSE (onderstreept) auteur zijn: A. Bojack, L. Zhao, P.F. Morris & J. Sietsma In-situ determination of austenite and martensite formation in 13Cr6Ni2Mo supermartensitic stainless steel Materials Characterization 71 (2012) 77−86

12

Jan A. Kromhout, Rob Boom, James A. Small & Masahiro Susa Powder melting and slag crystallisation: Keys to understand the continuous casting process of steel Proceedings International Congress of Science and Technology of Steelmaking ICS2012, October 1−3, 2012, Dresden, Germany J.A. Kromhout, E.R. Dekker, M. Kawamoto & R. Boom Challenge to control mould heat transfer during thin slab casting Ironmaking and Steelmaking 40 (2013) 206−215. M.G. Mecozzi, C. Bos & J. Sietsma Microstructure modelling of solid-state transformations in low-alloy steel production Materials Science Forum 706–709 (2012) 2782–2787 Begoña Santillana, Rob Boom, Dmitry Eskin, Hideo Mizukami, Masahito Hanao & Masayuki Kawamoto High-Temperature Mechanical Behaviour and Fracture Analysis of a Low-Carbon Steel Related to Cracking Metals and Materials Transactions A 43 (2012) 5048−5057 M.J. Santofimia, S.M.C. van Bohemen & J. Sietsma Combining bainite and martensite in steel microstructures for light-weight applications The South-African Institute of Mining and Metallurgy, Symposium Series S73, Ferrous and Base Metals Development, Johannesburg, October 2012, ISBN 978-1-920410-33-9, pp. 205–216 (key-note artikel op uitnodiging)


R.T. van Tol, L. Zhao, H. Schut & J. Sietsma Experimental investigation of structural defects in deep-drawn austenitic Mn-based TWIP-steel Materials Science and Technology 28 (2012) 348−353

M2i, vertegenwoordigd door dr. Derk Bol, is actief in het Europese initiatief ERA-MIN, het European Research Area - Network on the Industrial Handling of Raw Materials for European Industries, binnen het Zevende Kaderprogramma. Op uitnodiging van Derk Bol hebben drie wetenschappers van de Afdeling, dr. Yongxiang Yang, dr. Erik Offerman en prof. Jilt Sietsma, deelgenomen aan de kick-off meeting van dit initiatief op 29 februari en 1 maart 2012 in Stockholm. Op deze bijeenkomst hebben deze drie mensen zitting genomen in de subcommissies op het gebied van resp. Recycling, Substitutie en Educatie, waarin zij in het verloop van 2012 (en 2013) meegewerkt hebben aan het opstellen van onderzoeks- en activiteitenagenda’s. Op 24 en 25 september 2012 heeft prof. Jilt Sietsma als externe reviewer deelgenomen aan de Research Review van Tata Steel IJmuiden.

Het walsproces van staal R.T. van Tol, J.K. Kim, L. Zhao, J. Sietsma & B.C. De Cooman α’-martensite formation in deep-drawn Mn-based TWIP-steel Journal of Materials Science 47 (2012) 4845−4850 R.T. van Tol, L. Zhao, H. Schut & J. Sietsma Investigation of deformation mechanisms in deepdrawn and tensile-strained austenitic Mn-based Twinning-Induced Plasticity (TWIP) steel Metallurgical and Materials Transactions A 43 (2012) 3070−3077 Overige activiteiten Dr. Marcel Hermans is lid van de redactieadviesraad van het tijdschrift Lastechniek van het Nederlands Instituut voor Lastechniek. Hij heeft bovendien in 2012 een artikel voor Lastechniek geschreven.

13


Vooruitzicht 2013 Op 1 januari 2013 is het bedrijf Mat-tech partner geworden van de Stichting MSE. Dit bedrijf is gevestigd in Son en specialiseert zich in de toepassing van innovatieve verbindingstechnieken voor metalen. In 2013 zal de selectie en benoeming plaatsvinden van een nieuwe hoogleraar binnen de afdeling, op het gebied Metals for extreme conditions. Het profiel van de leerstoel is goedgekeurd door de Raad van Hoogleraren van de universiteit. In de benoemingsadviescommissie hebben vertegenwoordigers van M2i en van Tata Steel zitting. De selectieprocedure is begin 2013 begonnen. In 2013 zullen de Tata-Steelmedewerkers Allard Adema (promotor prof. Boom), Ron van Tol (promotor prof. Sietsma), Peter van Liempt (promotor prof. Sietsma) en Begoña Santillana (promotie 4 juli 2013, promotor prof. Boom) promoveren aan de TU Delft. Het promotieproject van Allard Adema was een regulier M2i-project, de andere drie onderzoeken zijn uitgevoerd in nauwe samenwerking tussen de Afdeling en de industriële partner. In 2013 zal dr. Maria Santofimia van de Afdeling MSE starten met een onderzoeksprogramma gericht op de ontwikkeling van nieuwe staalsoorten op basis van niet-evenwichtsfasen. Dit onderzoek wordt gefinancierd door een Vidi-grant van STW en zal in nauwe samenwerking met Tata Steel Europe en M2i worden uitgevoerd. De Science Day van de Afdeling Materials Science and Engineering zal plaatsvinden op woensdag 12 juni 2013.

14

Mechanische beproeving van metalen


Annual report 2012

15


16


Content Page

Partners

18

Objective

19

Introduction Organisation

Department of Materials Science and Engineering Activities 2012

Outlook for 2013

19 20 21 24 28

17


Partners Allseas Poortweg 12 2612 PA Delft www.allseas.com

Heerema Marine Contractors Vondellaan 55 2332 AA Leiden www.heerema.com

Materials innovation institute M2i Mekelweg 2 2628 CD Delft www.m2i.nl

Mat-tech (since 1 January 2013) Ekkersrijt 4605 5692 DR Son www.mat-tech.com

Nederlands Instituut voor Lastechniek (NIL) Boerhaavelaan 40 2713 HX Zoetermeer www.nil.nl

Nyrstar Hoofdstraat 1 6024 AA Budel - Dorplein www.nyrstarbudel.nl

Tata Steel Europe Wenckebachstraat 1 1951 JZ Velsen-Noord www.tatasteel.nl

18


Introduction Stichting Materials Science & Engineering (MSE) is a consortium of Dutch companies that engage in longterm collaboration with the only academic materials science department in the Netherlands, located at Delft University of Technology. The collaboration seeks to continue and further develop the field of materials science. The Department of Materials Science and Engineering’s research and education focus on metals. The mission of the Department is to perform scientific research and to educate young graduates to apply sound metallurgical knowledge in society. All aspects of the metals life cycle are covered, from primary processing, through thermomechanical treatment,

welding and corrosion, to recycling. The Department’s choice of this broad focus reflects the relevance of all these aspects for the development and sustainable use of metals in industry and society, in which the expertise of young engineers and scientists is pivotal. The financial support to the Department from Stichting MSE and its partners is vital for upholding scientific education and research in the field of metallurgy.

Objective Stichting MSE offers its industrial partners an opportunity to exchange ideas and collaborate with the Department on education and research, and puts the industrial partners in direct contact with students in the Materials Science and Engineering MSc programme and various other MSc and BSc programmes. The Stichting also promotes brief communal research projects and gives the partners opportunities for experimental studies. Stichting MSE’s contribution enables the Department to uphold the academic practice of the metallurgy discipline in the Netherlands.

Welding arc in TIG-welding

19


Organisation Stichting MSE is listed with the Chamber of Commerce in The Hague and is an independent legal entity. The three functions on the Board of the Stichting are currently held by Prof. Rob Boom (TU Delft, chair), Prof. Jilt Sietsma (TU Delft, secretary) and Dr Sibbe Hoekstra (M2i, treasurer). The Director of the Stichting is Mrs. Annemart Berendse (TU Delft), and secretarial support is provided by Mrs Froukje Prins (TU Delft).

20

The Stichting has no staff of its own and is run at no cost by TU Delft staff. All partners of the Stichting are represented on the Advisory Board of the Stichting, which meets at least twice a year with the Board to discuss education, research and organisation. In 2012 the Advisory Board met with the Board of the Stichting on 26 June and 9 October.


Department of Materials Science and Engineering Stichting MSE financially supports the Department of Materials Science and Engineering (MSE) of the Faculty of Mechanical, Maritime and Materials Engineering (3mE) at TU Delft. The Department of Materials Science and Engineering performs coherent and innovative research that is oriented to the development, production, characterisation and control of the properties of materials, with a strong emphasis on metals. The Department’s research and education cover the entire life cycle of metals, from primary processing to recycling. This strategy has given the Department a unique combination of scientific expertise about all aspects of the production and use of metals.

Life cycle of metals The Department aims to generate the fundamental knowledge on which to base the development of metal alloys that perform better, have a longer life, and retain their functional properties, while pursuing a sustainable use of raw materials and a minimum environmental footprint. The responsible use and substitution of critical materials are the linchpins of the Department’s research and education.

Education The close relationship between education and research that characterises university education is embodied by Master’s and PhD students, whose role in the Department’s research is essential. They work closely with their supervisors, colleagues and technical staff in the pursuit of high standard academic publications. These students enjoy an excellent education in materials science that prepares them for the technological and social challenges in the industry and academia of today and tomorrow. The Department operates two Master’s degree courses: the Materials Science and Engineering degree programme, and the Master’s track Materials Engineering and Applications within the Mechanical Engineering Master’s degree programme. The first course trains Master’s students to become materials engineers, and the second to become mechanical engineers with an in-depth knowledge of materials. Twenty-two first-year students enrolled on these programmes in the 2012-2013 academic year. Two introductory courses on materials science were given in the Mechanical Engineering and Maritime Technology Bachelor’s degree programmes (500 students a year). The Department’s contribution to these courses will increase sharply in the 2013-2014 academic year; a new programme is currently under development. In the third year of the Bachelor’s degree programmes, groups of four students perform a research project of 1000 hours in total. Each semester the Department usually supervises between six and eight groups for materials science research projects that can be defined together with an industrial partner. Since September 2012 the Department has run the minor in Deep Sea (one semester for third-year undergraduates), together with Maritime Technology. Forty students are taking this minor in 2012-2013. The minor Deep Sea will not be run in the academic year 2013-2014.

21


Bachelor Project (28)

Master (22) Minor (40)

Student intake to the MSE Department, 2012-2013 Research In close collaboration with industry the Department develops new concepts, metallurgical knowledge and process improvements that relate directly to the industrial partners’ applications. The Department’s success in attracting research that is connected with industry, and also forms the basis for high-impact scientific publications, testifies to the quality and social relevance of the research.

Corrosion research The Department uses and works on the continued development of experimental techniques for

22

analysing metals structures and composition and for characterising properties. The available techniques include optical and electron microscopy, diffraction, in-situ characterisation techniques for metal behaviour under mechanical load, high temperatures, magnetic fields and corrosive environments. In close collaboration with other research institutes, characterisation techniques are applied that are based on synchrotron radiation, neutrons or positrons. The physical modelling of mechanical and microstructural behaviour of metals is being developed on the atomic, microstructural, and macroscopic length scales. The Department’s strategy of focusing on the entire life cycle of metals is an important reinforcing factor in the research. This strategy has helped the Department to develop a broad spectrum of expertise that facilitates optimum academic interaction and incentive for communal fields such as thermodynamics, phase transformations, heat and mass transfer, chemistry, physical mechanisms on multiple time and length scales, mechanical behaviour and analysis techniques. International contacts and teamwork ‘Metallurgy in Delft’ has a strong reputation in the scientific world of international metallurgy. The Department’s scientists accordingly maintain many international contacts, which are formed in communal projects, student and young researcher exchanges, and visiting professorships. Dr Wim Sloof is a visiting professor at the Harbin Institute of Technology in China, and Dr Yongxiang Yang is a visiting professor at North-Eastern University and Anhui University, both in China. There is also long-term collaboration at professorial level with Ghent University (Prof. Jilt Sietsma, Prof. Leo Kestens, Dr Roumen Petrov) and with Vrije Universiteit Brussel (Prof. Terryn), both in Belgium. In addition to these long-term relationships there are many exchanges and collaborations at the level of research projects and students, such as with RWTH Aachen University, the Max-Planck Institut in Düsseldorf, Cambridge University, the University of Wollongong, the University of Birmingham, McGill University, Mintek Johannesburg, KTH in Stockholm,


Risø National Laboratory, Tohoku University, Argonne National Laboratory, the ESRF Synchrotron Facility, and others. It goes without saying that the Department is also prominently represented at international conferences as invited and keynote speakers, session chairs and members of organising and scientific committees. Scientists of the Department are also regularly invited for international evaluation committees. Unique The focus of the MSE Department’s research and education is on a fundamental understanding of the behaviour of metals in production and use. The MSE Department is the only academic department in this field in the Netherlands. The MSE Department involves Bachelor’s and Master’s students very intensively in metallurgical research, including in collaborative projects with industrial partners.

Research groups Metals Processing, Microstructure and Properties (MPMP), Prof. Jilt Sietsma, Prof. Ian Richardson Surface and Interface Engineering (SIE), Prof. Barend Thijsse (interim) Virtual Materials and Mechanics (VMM), Prof. Barend Thijsse Materials in Art and Archaeology (MAA), Prof. Joris Dik Metals for Extreme Conditions, a vacant chair In addition to the above full-time professors, Prof. Emeritus Rob Boom, Prof. Emeritus Laurens Katgerman, Prof. Leo Kestens, Prof. Herman Terryn and Prof. Emeritus Hans de Wit have part-time positions in the Department.

The Department’s research is oriented to the metal itself; the knowledge generated is generic in nature and relevant to all application areas. The Department’s research covers the entire life cycle of metals, from primary processing to recycling. The expertise of the Department’s scientists encompasses a uniquely broad spectrum of scientific knowledge. The engineers that graduate from the Department are either very well-trained materials engineers (MSE Master’s programme) or mechanical engineers with an in-depth knowledge of materials (the MEA track).

23


Activities 2012 In 2012 Stichting MSE, in close association with the Department, worked on many activities as part of the collaboration with its partners. These activities were concerned with initiatives in various areas, in which the substantive contribution of the lecturers and researchers was paramount in each case. Many of the activities were connected with the education of Bachelor’s and Master’s students. Education of partners On 25 May 2012 the Stichting held a master class on Materials response to welding. Welding is an important subject for the Stichting’s partners. The master class covered a variety of welding processes, discussing the strengths and weaknesses from scientific and practical perspectives. Future developments were also presented. The participants in the master class included employees from Tata Steel, Heerema and Allseas. MSE Science Day The Department held its annual Science Day on 26 September 2012. The MSE Science Day is an internal workshop at which all researchers discuss an aspect of their work in a lively poster session, preceded by oral presentations of their work by four researchers. In 2012 the Stichting’s partners were also invited to the Science Day, and Dr Natalia Ermolaeva of Allseas responded to the Department’s invitation to give an oral presentation to the Department’s staff and students. The majority of partners attended the Science Day.

Crack growth in the dendritic microstructure of an aluminium alloy Guest lectures Staff from partner companies gave guest lectures in several modules of the Materials Science Master’s degree programmes and the Mechanical Engineering and Marine Technology Bachelor’s degree programmes, at the invitation of the responsible lecturers of the modules concerned. Society’s needs: case studies and materials challenges, 25 MSc students: Dr Helen Boyd and Ir. Menas Wibowo (Heerema), at the invitation of Dr Arjan Mol Extractive metallurgy, 30 BSc students: Dr Cris Copini (Nyrstar), at the invitation of Dr Yongxiang Yang Materials science II, 70 BSc students (plus approximately 150 through Collegerama): Dr Carel ten Horn (Tata Steel), at the invitation of Prof. Jilt Sietsma Materials science II, 70 BSc students (plus approximately 150 through Collegerama): Dr Bin Hu (Allseas), at the invitation of Prof. Jilt Sietsma Materials science II, 70 BSc students (plus approximately 150 through Collegerama): Ir Menas Wibowo (Heerema), at the invitation of Prof. Jilt Sietsma

24


Company and university visits

Experimental research

On 11 October 2012, 30 BSc students visited Nyrstar in Budel.

Experiments on the dilatometer and the Gleeble 3800 were run in collaboration with Tata Steel.

Fifty students from the Materials Science and Engineering and the Materials Engineering and Applications Master’s degree programmes, and from the Bachelor’s Deep Sea minor, visited Tata Steel Europe in IJmuiden on 10 December 2012.

Mechanical tests and GMAW tests were conducted for Allseas.

Six members of the technical staff of the Nederlands Instituut voor Lastechniek visited the MSE Department in June 2012. Student projects Two MSc students performed an internship at Nyrstar, Budel, under the responsibility of Dr Yongxiang Yang. One MSc student undertook a three-month internship at Tata Steel, IJmuiden, under the responsibility of Prof. Jilt Sietsma. Two thesis projects were conducted at Tata Steel, IJmuiden, under the responsibility of Prof. Jilt Sietsma. One student graduated in March 2013, and the other is due to graduate in June 2013. One final project was carried out at Allseas, Delft, under the responsibility of Dr Marcel Hermans. The student is due to graduate in the summer of 2013.

Consultancy There have been scientific discussions in the following areas involving researchers from the Department and the Stichting’s industrial partners: solute drag, solubility products: Dr Marcel Sluiter, Tata Steel consultation on research opportunities for the partners of NIL: Dr Marcel Hermans, NIL microcracking in B-Mn steel: Dr Wim Sloof, Tata Steel thermomechanical processing: Prof. Jilt Sietsma, Tata Steel diffraction experiments on zinc residues: Dr Yongxiang Yang, Nyrstar fracture toughness: Dr Michael Janssen, Dr Marcel Hermans, Heerema low-cycle fatigue: Dr Michael Janssen, Heerema

Two Bachelor’s research projects (2×4 students) were performed at Allseas, under the responsibility of Dr Ton Riemslag and Prof. Jilt Sietsma.

25


A. Bojack, L. Zhao, P.F. Morris & J. Sietsma In-situ determination of austenite and martensite formation in 13Cr6Ni2Mo supermartensitic stainless steel Materials Characterization 71 (2012) 77−86

Self-healing particles (height 4 μm) in a Thermal Barrier Coating Research projects Researchers from Tata Steel are on the users committee of the IOP project Corrosion-protective self-healing coatings (Dr Arjan Mol). There are also Tata Steel researchers on the users committee of the Technology Foundation STW project Preventing the collapse of steel-reinforced buildings during fire by increasing the high-temperature strength of construction steel (Dr Erik Offerman). On 6 July 2012 Ir Wouter Tiekink of Tata Steel obtained his doctorate with the thesis Al2O3 in steel and its transformation with calcium. His supervisor was Prof. Rob Boom from the MSE Department. Prof. Ian Richardson and Prof. Jilt Sietsma were members of the doctorate committee. Publications Various academic publications were authored in 2012 jointly by scientists in the MSE Department and researchers of the partners in Stichting MSE (underlined):

26

R. Boom, S. Riaz, Y. Xiao & K.C. Mills Evolution of published research on molten slags and fluxes in the second millennium Proceedings Ninth International Conference on Molten Slags and Fluxes Molten12, May 27−30, 2012, Beijing, China (keynote article by invitation) Jan A. Kromhout, Rob Boom, James A. Small & Masahiro Susa Powder melting and slag crystallisation: Keys to understand the continuous casting process of steel Proceedings of the International Congress of Science and Technology of Steelmaking ICS2012, 1−3 October 2012, Dresden, Germany J.A. Kromhout, E.R. Dekker, M. Kawamoto & R. Boom Challenge to control mould heat transfer during thin slab casting Ironmaking and Steelmaking 40 (2013) 206−215. M.G. Mecozzi, C. Bos & J. Sietsma Microstructure modelling of solid-state transformations in low-alloy steel production Materials Science Forum 706–709 (2012) 2782–2787 Begoña Santillana, Rob Boom, Dmitry Eskin, Hideo Mizukami, Masahito Hanao & Masayuki Kawamoto High-Temperature Mechanical Behaviour and Fracture Analysis of a Low-Carbon Steel Related to Cracking Metals and Materials Transactions A 43 (2012) 5048−5057


M.J. Santofimia, S.M.C. van Bohemen & J. Sietsma Combining bainite and martensite in steel microstructures for light-weight applications The South-African Institute of Mining and Metallurgy, Symposium Series S73, Ferrous and Base Metals Development, Johannesburg, October 2012, ISBN 978-1-920410-33-9, pp. 205–216 (keynote article by invitation)

Other activities Dr Marcel Hermans is a member of the editorial advisory board of the journal Lastechniek produced by the Nederlands Instituut voor Lastechniek. He also authored an article for Lastechniek in 2012. M2i, represented by Dr Derk Bol, plays an active role in the European ERA-MIN initiative, the European Research Area - Network on the Industrial Handling of Raw Materials for European Industries, as part of the Seventh Framework Programme. At the invitation of Derk Bol, three of the Department’s scientists, Dr Yongxiang Yang, Dr Erik Offerman and Prof. Jilt Sietsma, attended the kick-off meeting for this initiative on 29 February and 1 March 2012 in Stockholm. Each of them is a member of the respective subcommittees for Recycling, Substitution and Education, in which in the course of 2012 (and 2013) they helped draw up research and activity agendas. On 24 and 25 September 2012 Prof. Jilt Sietsma was an external reviewer in the Research Review of Tata Steel IJmuiden.

The steel rolling process R.T. van Tol, L. Zhao, H. Schut & J. Sietsma Experimental investigation of structural defects in deep-drawn austenitic Mn-based TWIP-steel Materials Science and Technology 28 (2012) 348−353 R.T. van Tol, J.K. Kim, L. Zhao, J. Sietsma & B.C. De Cooman α’-martensite formation in deep-drawn Mn-based TWIP-steel Journal of Materials Science 47 (2012) 4845−4850 R.T. van Tol, L. Zhao, H. Schut & J. Sietsma Investigation of deformation mechanisms in deepdrawn and tensile-strained austenitic Mn-based Twinning-Induced Plasticity (TWIP) steel Metallurgical and Materials Transactions A 43 (2012) 3070−3077

27


Outlook for 2013 The company Mat-tech became a Stichting MSE partner on 1 January 2013. The company is based in Son and specialises in the application of innovative metal-joining technology. A new full professor in the department will be selected and appointed in 2013 in the field of Metals for extreme conditions. The profile of the chair has been approved by the university’s Council of Professors. Representatives of M2i and Tata Steel are among the members of the Advisory Appointment Committee. The selection procedure started in early 2013. In 2013 the Tata Steel employees Allard Adema (supervisor Prof. Boom), Ron van Tol (supervisor Prof. Sietsma), Peter van Liempt (supervisor Prof. Sietsma) and Begoña Santillana (Ph.D. graduation defence on 4 July 2013, supervisor Prof. Boom) will obtain their doctorates at TU Delft. Allard Adema’s PhD project was a regular M2i project, while the other three projects were executed in close collaboration between the Department and the industrial partner. In 2013 Dr Maria Santofimia from the MSE Department will start a research programme on the development of new types of steel based on nonequilibrium phases. This research will be financed with a Vidi grant from Technology Foundation STW and will be performed in close collaboration with Tata Steel Europe and M2i. The Department of Materials Science and Engineering’s Science Day will be held on Wednesday, 12 June 2013.

28

Mechanical testing of metals

Stichting MSE - where metals connect academia and industry. Jaarverslag 2012

Recommend Documents