Zug-Druckasymmetrie in Fe-Ni-Co-Al-X (X=Nb, Ti, Nb-Ti) Formgedächtnislegierungen - Einfluss von nanoskaligen Ausscheidungen auf die funktionalen Eigenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Formgedächtnislegierungen (FGL) auf Eisenbasis (Fe-Basis), insbesondere die Legierung Fe- Ni-Co-Al-X (X= Ta, Ti, Nb, Ti-Nb), zeigen ein großes Potenzial im Hinblick auf die funktionalen Eigenschaften bei gleichzeitiger Kosteneffizienz. Ni-Ti, stellvertretend für ein konventionelles Legierungssystem, ist in Bezug auf die Kosten für die einzelnen Legierungselemente und die Verarbeitung teurer. Dies macht FGL auf Fe-Basis für viele industrielle Anwendungen attraktiv. In den meisten Studien wurden die Auswirkungen der Zug-Druck-Asymmetrie und der Orientierungsabhängigkeit in quasi-statischen Tests untersucht. Einige wenige Studien untersuchten die Auswirkungen der γ'-Ausscheidung auf die funktionellen Eigenschaften und die Funktionale Ermüdung in dem System Fe-Ni-Co-Al-Ta. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts war es, ein umfassendes Verständnis der Wärmebehandlungsparameter zu erlangen, die die Eigenschaften dieser Funktionswerkstoffe auf Fe-Basis beeinflussen. Die funktionalen Eigenschaften von FGL auf Fe-Basis werden durch kritische Ausscheidungsparameter bestimmt. Daher lag der Schwerpunkt auf der Identifizierung vielversprechender Wärmebehandlungsstrategien, um die Ausscheidungsparameter so einzustellen, dass die funktionelle Performanz im Legierungssystem Fe-Ni-Co-Al-X (X= Ta, Ti, Nb, Ti-Nb) verbessert wird. Ziel war es, eine neue Familie von Ausscheidungen zu entwickeln, die einen Kern-Schale-Charakter aufweisen, d. h. sie zeigen einen chemischen Gradienten zwischen dem Kern und der Schale einer Ausscheidung. In einem ersten Schritt wurden die Auswirkungen der verschiedenen Wärmebehandlungen zur Einführung fein verteilter Ausscheidungen und die daraus resultierende martensitische Umwandlung untersucht. Im zweiten Schritt wurden die vielversprechendsten Ausscheidungsparameter des Legierungssystems abgleitet und an das Fe-Ni-Co-Al-Ti-Nb-System angepasst. Eine zweistufige Auslagerungsmatrix mit unterschiedlichen Temperaturniveaus und Auslagerungszeiten wurde verwendet, um die Ausscheidung mit einer Kern-Schale-Struktur zu fördern, da die Diffusionskoeffizienten von Nb und Ti unterschiedlich sind. Die treibende Kraft der freien Gibbs-Energie für die martensitische Umwandlung wird durch eine systematische Variation der Ausscheidungseigenschaften, die umgebenden Spannungsfelder und die lokale Chemie sowohl der Ausscheidungen als auch der Matrix beeinflusst.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Shape memory effect and superelasticity in high-strength FeNiCoAlTi single crystals hardened by nanoparticles. AIP Conference Proceedings, 2167, 020064. AIP Publishing.
Chumlyakov, Yuriy; Kireeva, Irina; Kuksgauzen, Irina; Poklonov, Vyacheslav; Pobedennaya, Zinaida; Bessonova, Irina; Kuksgauzen, Dmitriy; Kirillov, Vladimir; Lauhoff, Christian; Niendorf, Tomas & Krooß, Philipp
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Effect of β- and γ'-phase particles on the shape memory effect and superelasticity in [0 0 1]-oriented FeNiCoAlTi single crystals. Materials Letters, 260, 126932.
Chumlyakov, Y.I.; Kireeva, I.V.; Kuksgauzen, I.V.; Poklonov, V.V.; Pobedennaya, Z.V.; Bessonova, I.G.; Kirillov, V.A.; Lauhoff, C.; Niendorf, T. & Krooß, P.
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On the Impact of Texture and Grain Size on the Pseudoelastic Properties of Polycrystalline Fe–Ni–Co–Al–Ti Alloy. Shape Memory and Superelasticity, 6(2), 191-201.
Sobrero, C. E.; Lauhoff, C.; Wegener, T.; Niendorf, T. & Krooß, P.
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Shape memory effect and superelasticity in high-strength FeNiCoAlTiNb single crystals. AIP Conference Proceedings, 2310, 020065. AIP Publishing.
Chumlyakov, Yuriy; Kireeva, Irina; Pobedennaya, Zinaida; Kuksgauzen, Irina; Poklonov, Vyacheslav; Krooß, Philipp; Niendorf, Tomas; Lauhoff, Christian & Vollmer, Malte
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Impact of test temperature on functional degradation in Fe-Ni-Co-Al-Ta shape memory alloy single crystals. Materials Letters, 291, 129430.
Sobrero, Cesar; Lauhoff, Christian; Langenkämper, Dennis; Somsen, Christoph; Eggeler, Gunther; Chumlyakov, Yuri I.; Niendorf, Thomas & Krooß, Philipp
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Rubber-like behaviour and superelasticity of [001]-oriented FeNiCoAlNb single crystals containing γ′- and β-phase particles. Journal of Alloys and Compounds, 856, 158158.
Chumlyakov, Yu.I.; Kireeva, I.V.; Pobedennaya, Z.V.; Krooβ, P. & Niendorf, T.
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Shape Memory Effect and Superelasticity of [001]-Oriented FeNiCoAlNb Single Crystals Aged under and without Stress. Metals, 11(6), 943.
Chumlyakov, Yuriy I.; Kireeva, Irina V.; Pobedennaya, Zinaida V.; Krooß, Philipp & Niendorf, Thomas
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Tension-compression asymmetry of the superelastic behavior of high-strength [001]-oriented FeNiCoAlNb crystals. Materials Letters, 289, 129395.
Chumlyakov, Yu.I.; Kireeva, I.V.; Kuksgauzen, I.V.; Kuksgauzen, D.A.; Niendorf, T. & Krooβ, P.
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The Influence of Heat Treatmnet and Stress State on Functional and Mechanical Properties of [001]-Oriented FeNiCoAlTi Single Crystals. Russian Physics Journal, 63(9), 1596-1604.
Kuksgauzen, I. V.; Chumlyakov, Yu. I.; Kireeva, I. V.; Poklonov, V. V.; Kuksgauzen, D. A.; Kirillov, V. A.; Lauhoff, C.; Niendorf, Т. & Krooß, P.
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Cyclic Superelastic Behavior of Iron-Based Fe-Ni-Co-Al-Ti-Nb Shape Memory Alloy. Journal of Materials Engineering and Performance, 32(19), 8593-8599.
Lauhoff, C.; Remich, V.; Giordana, M. F.; Sobrero, C.; Niendorf, T. & Krooß, P.
