FOR 1766: High-Temperature Shape Memory Alloys - From Basics to Applications
Final Report Abstract
Hochtemperaturformgedächtnislegierungen (HT-FGL) stellen eine Gruppe extrem vielversprechender neuer Werkstoffe für eine signifikante Ausweitung der Formgedächtnistechnik in industrielle Massenanwendungen dar. Bei Einsatztemperaturen von über 120 °C können HT-FGL z.B. Teile von komplexen mechatronischen Systemen ersetzen und dadurch neue Märkte schaffen. Die zu Beginn der Förderung verfügbaren HT-FGL auf Basis von Ni-Ti konnten sich in der Anwendung nicht durchsetzen, da entweder die Legierungskosten zu hoch sind oder unzureichende Umformbarkeit der Anwendung entgegenstand. Bei den in der Forschergruppe im Fokus stehenden Systemen Ti-Ta-X-Y und Co-Ni-Ga-X konnten durch die erfolgreiche Zusammenarbeit der komplementär aufgestellten Arbeitsgruppen bereits erhebliche Fortschritte hinsichtlich der Herstellbarkeit und auch der Erweiterung der Einsatzgrenzen erreicht werden. Basierend auf der Erforschung elementarer Prozesse mit Fokus auf Prozessierung, Funktionalität sowie das Degradationsverhalten in beiden HT-FGL Systemen konnten die Legierungszusammensetzungen sowie die thermomechanischen Prozessrouten systematisch weiterentwickelt werden, so dass die Einsatztemperaturen erhöht, die Umwandlungsdehnungen gesteigert und die funktionelle Stabilität gleichzeitig signifikant verbessert sind. Hierbei ist es sogar gelungen, vollständig neue Möglichkeiten zur gezielten Beeinflussung von funktionellen Eigenschaften zu realisieren, die die bisherigen Einsatzgrenzen klar überwinden. Die enge Kooperation der Teilprojekte war für das Erreichen der gesetzten Ziele von zentraler Bedeutung. Aufbauend auf den erforschten Legierungssystemen sollen in der zweiten Förderperiode die Prozesse nun systematisch weiterentwickelt werden. Hierbei soll - entsprechend der Vision der Forschergruppe - über Demonstratorbauteile nachgewiesen werden, dass für die Legierungen durch Erarbeitung der materialwissenschaftlichen und werkstofftechnischen Grundlagen der Weg in die Anwendung möglich geworden ist.
