Functional fatigue of Fe-based shape memory alloys

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier
• Subject Area: Mechanical Properties of Metallic Materials and their Microstructural Origins
• Term: from 2011 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 209836652

Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass es mit FeNiCoAlTa—Legierungen möglich ist, pseudoelastische Dehnungen von 13% zu erreichen. Diese kostengünstigen Werkstoffe zeigen damit deutlich bessere Kennwerte als die bisher verfügbaren Formgedächtnislegierungen auf Eisenbasis. In den bisherigen Arbeiten wurde nur das Werkstoffverhalten unter monotoner Beanspruchung untersucht. Für die erfolgreiche technische Umsetzung ist aber in den meisten Fällen das Verhalten bei zyklischer Beanspruchung entscheidend. Im beantragten Vorhaben sollen daher gezielt die Mechanismen untersucht werden, die das zyklische Verformungsverhalten und die funktionelle Ermüdung in diesen Legierungen bestimmen. Hierzu soll die Entwicklung der Mikrostruktur in den Ermüdungsexperimenten mit elektronenoptischen Verfahren detailliert charakterisiert werden. Darüber hinaus werden in in— situ—Verformungsexperimenten die lokalen Dehnungen mit hochauflösenden Verfahren ermittelt, um die Schädigungsmechanismen, die zur funktionellen Ermüdung führen, aufzuklären. In den Experimenten werden Einkristalle verwendet, da bereits bekannt ist, dass diese neuen Legierungen zumindest stark texturiert werden müssen. Nach aktuellem Kenntnisstand bestimmen die Versetzungsaktivität und die Auswahl und Wechselwirkung der verschiedenen Martensitvarianten letztlich das funktionelle Ermüdungsverhalten. Die Verwendung von Einkristallen bietet hier den Vorteil, dass die Abhängigkeit von der Kornorientierung gezielt untersucht werden kann, ohne dass die Effekte durch den Einfluss der Korngrenzen überlagert werden. Im geplanten Projekt soll somit ein grundlegendes Verständnis der Mechanismen, die die funktionelle Ermüdung bestimmen, erarbeitet werden, um letztlich die Basis für die Entwicklung von validierten Modellen zu schaffen, die es ermöglichen, das Materialverhalten unter praxisrelevanten Bedingungen vorherzusagen.

• DFG Programme: Research Grants