Abb. 1: Unterschiedliche Zeit- und Längenskalen und zugehörige numerische Methoden
MCL – MATERIALS CENTER LEOBEN FORSCHUNG GMBH
FORSCHUNGSSCHWERPUNKT
COMET K2 MPPE
Strategisches
Forschungsprojekt
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A 1.5
Das Ziel des vorliegenden Projekts besteht darin, die Martensitbildung auf meh-
reren hierarchischen Ebenen zu charakterisieren und deren kontinuumsmechani-
sche Auswirkungen auf makroskopischer Ebene zu beschreiben. Im Vergleich zur
Mehrzahl der in der Literatur beschriebenen Herangehensweisen stellt die starke
Vernetzung der unterschiedlichsten Größenskalen ein Alleinstellungsmerkmal dar
(
Abbildung 1).
Diese Vernetzung ergibt sich beinahe zwanglos aus der Tatsache, dass sich viele Ef-
fekte auf makroskopischer Ebene durch Details erklären lassen, die erst bei höherer
Auflösung in der nächsttieferen hierarchischen Ebene zu sehen sind. Beispielsweise
erfordert die Bestimmung der Umwandlungskinetik genaue Kenntnis der thermody-
namischen Barrieren und Bremskräfte der Martensitbildung – eine Frage, die nur
eine Ebene darunter durch eine detaillierte energetische Analyse eines einzelnen
Korns beantwortet werden kann. Dazu ist aber ein „Handshake“ mit der wiederum
nächsttieferen Ebene notwendig, beispielsweise, um die elastischen Konstanten der
beteiligten Phasen zu ermitteln. Im laufenden Projekt wurde dazu am Lehrstuhl für
Atomistic Modelling and Design of Materials ein maßgeschneidertes Softwaremodul
entwickelt, mit dessen Hilfe die bis dahin unbekannten elastischen Eigenschaften von
NiTi Formgedächtnislegierungen errechnet werden können. Dieses Material eignet
sich besonders gut als Modellwerkstoff, da es bereits die wesentlichen Phänomene
der Martensitbildung beinhaltet.
Modellierung der martensitischen Phasentransformation auf
unterschiedlichen Raum- und Zeitskalen