Zwillingselastizität von Formgedächtnislegierungen - eine wenig erforschte Alternative zur Pseudoelastizität mit hohem Anwendungspotential

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Das mechanische Formgedächtnis ist eine Eigenschaft von NiTi-Formgedächtnislegierungen (FGL), welche heute intensiv für Anwendungen genutzt wird. Dabei werden pseudoelastische FGL verwendet, die beim Belasten eine martensitische Phasenumwandlung erfahren und dadurch eine hohe reversible Verformbarkeit zeigen. In dem Projekt geht es um die Zwillingselastizität (ZE). Dieser Effekt erlaubt ebenfalls eine hohe elastische Verformbarkeit. Er ist bislang kaum erforscht, obwohl er ein hohes Anwendungspotential aufweist. Gegenüber der normalen Pseudoelastizität hat er den entscheidenden Vorteil, dass das mechanische Verhalten nahezu temperaturunabhängig ist. Um die ZE zu zeigen, muss das Material im martensitischen Zustand plastisch verformt werden, so dass eine stark texturierte Mikrostruktur mit hoher Versetzungsdichte erzeugt wird. Beim Belasten des Materials kommt es zu Re-Orientierungsprozessen, und günstig orientierte Martensit-Varianten wachsen. Beim anschließenden Entlasten bewirken die Versetzungen, dass wieder die ursprüngliche Martensitstruktur entsteht und die Probe die frühere Form wieder einnimmt. Das hier vorgeschlagene Projekt gliedert sich in drei Teile. Im ersten soll untersucht werden, wie eine Legierung mit einem optimalen ZE-Effekt hergestellt werden kann. Im zweiten Teil werden wichtige Materialeigenschaften unter zyklischer Belastung untersucht. Im dritten Teil sollen elementare Mechanismen der ZE in-situ durch Beugungsversuche charakterisiert werden. Das Projektziel ist, das wissenschaftliche Verständnis zum Effekt der ZE zu erweitern und dadurch Impulse für neue Anwendungen zu gegeben.