SPP 1239:  Änderung von Mikrostruktur und Form fester Werkstoffe durch äußere Magnetfelder

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Mathematik ; Physik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 18470518

• Erstellungsjahr: 2013

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In magnetischen Formgedächtnislegierungen kann eine Längenänderung von bis zu 12 % durch das Anlegen eines magnetischen Feldes erreicht werden. Diese große Dehnung entsteht durch Verschiebung von Zwillingsgrenzen in einigen magnetisch anisotropen Materialien mit martensitischem Übergang. Somit kann in diesen festen Werkstoffen das Gefüge und damit die Form durch moderate äußere Magnetfelder kontrolliert werden. Die Kombination aus relativ großen Dehnungen mit hohen Schaltfrequenzen ermöglicht neuartige Anwendungen, die mit bisher eingesetzten adaptiven Materialien nicht realisierbar sind. Durch die enge Zusammenarbeit von Mathematikern, Physikern, Werkstoffwissenschaftlern und Ingenieuren konnten die zugrundeliegenden Mechanismen von der atomaren Skala bis zum Aktorsystem verstanden werden. Dieses Ziel wurde durch eine fachübergreifende Fokussierung auf eine klar definierte, neuartige Materialklasse erreicht. Hierdurch hat das SPP 1239 die Weiterentwicklung dieser multifunktionalen Werkstoffklasse wesentlich vorangebracht und eine hervorragende internationale Sichtbarkeit erreicht. Aus dem Schwerpunktprogramm ist eine Vielzahl von internationalen Zusammenarbeiten und weiterführenden Forschungsaktivitäten entstanden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Modelling the phase diagram of magnetic shape memory Heusler alloys, J. Phys. D: Appl. Phys. 39 (2006) 865
  P. Entel, V.D. Buchelnikov, V.V. Khovailo, A.T. Zayak, W.A. Adeagbo, M.E. Gruner, H.C. Herper, E.F. Wassermann
  
• Oscillatory buckling mode in thin-film nucleation, J. Nonlinear Sci. 16 (2006) 385
  R. Cantero-Álvarez, F. Otto
  
• Electronic aspects of the martensitic transition in Ni-Mn based Heusler alloys, J. Magn. Magn. Mater. 310 (2007) 2788
  T. Krenke, X. Moya, S. Aksoy, M. Acet , P. Entel, L. Mañosa, A. Planes, Y. Elerman, A. Yücel, E.F. Wassermann
  
• Magnetic superelasticity and inverse magnetocaloric effect in Ni-Mn-In, Phys. Rev. B 75 (2007) 104414
  T. Krenke, E. Duman, M. Acet, E.F. Wassermann, X. Moya, L. Mañosa, A. Planes
  
• Effects of hydrostatic pressure on the magnetism and martensitic transition of Ni-Mn-In magnetic superelastic alloys, Appl. Phys. Lett. 92 (2008) 012515
  L. Mañosa, X. Moya, A. Planes, O. Gutfleisch, J. Lyubina, M. Barrio, J.-L. Tamarit, S. Aksoy, T. Krenke, M. Acet
  
• Magnetostrain in multifunctional Ni-Mn based magnetic shape memory alloys, Mat. Sci. Forum 583 (2008) 111
  Ll. Mañosa, X. Moya, A. Planes, S. Aksoy, M. Acet, E.F. Wassermann, T. Krenke
  
• Large magnetostrain in polycrystalline Ni–Mn–In–Co, Appl. Phys. Lett. 95 (2009) 232515
  J. Liu, S. Aksoy, N. Scheerbaum, M. Acet, O. Gutfleisch
  
• Structural properties and magnetic interactions in martensitic Ni-Mn-Sb alloys, Phil. Mag. 89 (2009) 2093
  S. Aksoy, M. Acet, E.F. Wassermann, T. Krenke, X. Moya, L. Mañosa, A. Planes, P.P. Deen
  
• Ferromagnetic resonance in Ni-Mn based ferromagnetic Heusler alloys, J. of Phys.: Conf. Series 200 (2010) 092001
  S. Aksoy, O. Posth, M. Acet, R. Meckenstock, J. Lindner, M. Farle, E.F. Wassermann
  
• Giant solid-state barocaloric effect in the Ni-Mn-In magnetic shapememory alloy, Nat. Mater. 9 (2010) 478
  L. Mańosa, D. González-Alonso, A. Planes, E. Bonnot, M. Barrio, J.-L.Tamarit, S. Aksoy, M. Acet
  
• Composition-dependent Basics of smart Heusler materials from firstprinciples calculations, Mater. Sci. Forum 684 (2011) 1
  P. Entel, A. Dannenberg, M. Siewert, H.C. Herper, M.E. Gruner, V.D. Buchelnikov, V.A. Chernenko
  
• Monte Carlo simulations of the magnetocaloric effect in magnetic Ni-Mn-X (X = Ga, In) Heusler alloys, J. Phys. D: Appl. Phys. 44 (2011) 064012
  V.D. Buchelnikov, V.V. Sokolovskiy, S.V. Taskaev, V.V. Khovaylo, A.A. Aliev, L.N. Khanov, A.B. Batdalov, P. Entel, H. Miki, T. Takagi
  
• A first-principles investigation of the compositional dependent properties of magnetic shape memory Heusler alloys, Adv. Eng. Mater. 14 (2012) 530
  M. Siewert, M.E. Gruner, A. Hucht, H.C. Herper, A. Dannenberg, A. Chakrabarti, N. Singh, R. Arroyave, P. Entel
  
• Basic properties of magnetic shape-memory materials from first-principles calculations, Metall. Mater. Trans. 43A (2012) 2891
  P. Entel, A. Dannenberg, M. Siewert, H.C. Herper, M.E. Gruner, D. Comtesse, H.-J. Elmers, M. Kallmayer
  
• An Open-Loop Control Approach for Magnetic Shape Memory Actuators Considering Temperature Variations, Adv. in Sci. and Tech. 78 (2013) 119
  K. Schlueter, A. Raatz, L. Riccardi
  
• Nucleation barriers for the cubic-to-tetragonal phase transformation, Comm. Pure Appl. Math. 66 (2013) 867
  H. Knüpfer, R. V. Kohn, F. Otto