Martensitische Umwandlungen und instationäre Wärmeflüsse in NiTi-Formgedächtnislegierungen

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Im hier beantragten Projekt geht es um die Modellierung des Verhaltens von NiTi- Formgedächtnislegierungen (FGL), das durch drei martensitische Phasenumwandlungen bestimmt wird: B2 ↔ R-Phase, B2 ↔ B19´ und R-Phase ↔ B19´. Mit den martensitischen Umwandlungen gehen immer Wärmeströme einher, welche zeitlich veränderliche Temperaturfelder bedingen. Die Phasenumwandlungstemperaturen werden durch die chemische Legierungszusammensetzung bestimmt. Außerdem führen bestimmte ternäre Legierungszusätze (z.B. Eisen) zu reproduzierbaren zweistufigen Umwandlungen (B2 ↔ R-Phase ↔ B19´). In den letzten Jahren wurde intensiv zum Einfluss von Legierungschemie, Mikrostruktur und Probengröße auf die FG-Effekte geforscht. Außerdem wurde mit Erfolg das Modell von Müller, Achenbach und Seelecke (MAS-Modell) für die Beschreibung instationärer, lokaler und gekoppelter Elementarprozesse verwendet. Das phänomenologische MAS-Modell bildet wichtige physikalische Wesensmerkmale der martensitischen Umwandlung ab und eignet sich für die Modellierungen von realen FG-Komponenten. Im hier beantragten Forschungsprojekt sollen die Möglichkeiten des MAS-Modells in zwei Richtungen erweitert werden: (1) Es soll Systeme mit veränderlicher Ni-Konzentration beschreiben können. (2) Außerdem soll es zweistufige Umwandlungen korrekt widerspiegeln können.