Kombinatorische Legierungsentwicklung, schmelzmetallurgische Herstellung und thermomechanische Optimierung von Hochtemperatur-Formgedächtnislegierungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jan Frenzel; Professor Dr.-Ing. Alfred Ludwig
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200999873

Das Projekt verfolgt das Ziel, die Eigenschaften von Hochtemperatur-Formgedächtnislegierungen auf Basis von Ti-Ta und Co-Ni-Ga durch chemische und mikrostrukturelle Modifikationen wesentlich zu verbessern. In der ersten Förderphase wurden neue Ti-reiche Zusammensetzungen mit hohen Umwandlungstemperaturen identifiziert. Diese Zusammensetzungen sind die Basis, um neue Legierungen mit besserer funktioneller Stabilität und besseren (thermo-)mechanischen Eigenschaften zu entwickeln. Dazu werden Methoden der kombinatorischen Materialforschung (dünne Schichten) zusammen mit Verfahren zur Herstellung und Charakterisierung von Volumenwerkstoffen (Bulk) angewendet. Es werden Dünnschicht-Materialbibliotheken, die weitreichende Zusammensetzungsbereiche ternärer und quaternärer Legierungssysteme kontinuierlich abdecken, durch Magnetronsputtern hergestellt und mittels adäquater Hochdurchsatzverfahren charakterisiert, um effizient Zusammensetzungen mit besonderen Eigenschaften, Phasen und Strukturen zu identifizieren. Treffer-Legierungen werden anschließend als Volumenwerkstoffe hergestellt und charakterisiert. Das Projekt zielt auf ein besseres Verständnis von thermodynamischen und kinetischen Aspekten der Phasenbildung. Es wird untersucht, welche Phasen unter welchen Bedingungen entstehen, und in wie weit dies die Formgedächtniseigenschaften beeinflusst. Sowohl für Ti-Ta- als auch für Co-Ni-Ga-basierte Formgedächtnislegierungen wird im TP1 untersucht, auf welche Weise die Mikrostrukturen dieser beiden Hochtemperatur-Formgedächtnislegierungen modifiziert werden können, um die funktionellen Eigenschaften zu verbessern. Dazu wird ein Verständnis elementarer mikrostruktureller Prozesse erarbeitet. Schließlich werden auch Untersuchungen zur Formgebungsbehandlung durchgeführt sowie Dünnschicht- und Bulk-Demonstratoren entwickelt und charakterisiert.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1766: Hochtemperatur-Formgedächtnislegierungen - Von den Grundlagen zur Anwendung
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Gunther Eggeler; Professor Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier