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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0022-3727/39/5/S13)
• Oscillatory buckling mode in thin-film nucleation, J. Nonlinear Sci. 16 (2006) 385
  R. Cantero-Álvarez, F. Otto
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00332-004-0684-z)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.10.1139)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.104414)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.2830999)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.583.111)
• Large magnetostrain in polycrystalline Ni–Mn–In–Co, Appl. Phys. Lett. 95 (2009) 232515
  J. Liu, S. Aksoy, N. Scheerbaum, M. Acet, O. Gutfleisch
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.3273853)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1080/14786430903082006)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1742-6596/200/9/092001)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nmat2731)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.684.1)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0022-3727/44/6/064012)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adem.201200063)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s11661-011-0832-7)
• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AST.78.119)
• Nucleation barriers for the cubic-to-tetragonal phase transformation, Comm. Pure Appl. Math. 66 (2013) 867
  H. Knüpfer, R. V. Kohn, F. Otto
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cpa.21448)