Funktional gradierte Co-Ni-Ga-Hochtemperaturformgedächtnislegierungen hergestellt mittels ultraschallangeregtem 3D-Laser-Pulver-Auftragschweißen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Stefan Böhm; Professor Dr.-Ing. Thomas Niendorf, seit 12/2023
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507664574

Hochtemperatur-Formgedächtnislegierungen (kurz: HT-FGL) zeichnen sich durch Umwandlungstemperaturen, die höher als 100 °C sind, aus. Sie eignen sich in besonderem Maße als material- und kosteneffiziente Aktoren und Sensoren in Hochtemperaturanwendungen. Ein attraktives Legierungssystem stellt die Co-Ni-Ga-HT-FGL dar, welche sich durch vergleichsweise geringe Legierungskosten, sehr gute funktionale Eigenschaften bis zu Temperaturen von 500°C sowie eine relativ niedrige Abhängigkeit der Umwandlungsspannungen von der Temperatur auszeichnet. Allerdings lässt sich das Legierungssystem schwer verarbeiten und zeigt eine ausgeprägte Abhängigkeit der funktionalen Eigenschaften von der Korngröße sowie der vorliegenden Textur. Im Rahmen des beantragten Projekts soll das Laser-Pulver-Auftragschweißen (kurz: DED von engl. directed energy deposition) dazu genutzt werden bisherige Limitierungen in der Verarbeitung der Legierung zu überwinden und gezielt mikrostrukturelle und somit funktionale Gradierungen einzustellen. Durch eine örtliche Überlagerung des Prozesses mit Ultraschallwellen wird es möglich sein, lokal unterschiedliche Mikrostrukturen nicht nur über mehrere Schichten, sondern auch innerhalb einer Schicht zu ermöglichen und so den Weg zu dreidimensional gradierten Strukturen zu ebnen. Durch gezielt nachgeschaltete Wärmebehandlungen soll die Duktilität der Legierung verbessert und die Umwandlungstemperaturen bedarfsgerecht angepasst werden. Dabei ist es möglich die Umwandlungstemperaturen durch das Einbringen von Ausscheidungsteilchen zu senken, respektive durch eine Änderung der Nahordnung zu erhöhen. Eine umfassende mikrostrukturelle sowie funktionale Charakterisierung insbesondere auch mittels in situ Methoden wird dabei elementare Wirkungszusammenhänge zwischen Prozessierung, Mikrostruktur und funktionalen Eigenschaften ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Malte Erik Vollmer, bis 12/2023