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Phasenstabilität in der Formgedächtnis-Legierung NiTi
1-
x
Hf
x
NiTi
1-
x
Hf
x
hat im Vergleich zu NiTi eine höhere Umwandlungstemperatur zwischen
Martensit und Austenit, wodurch sich neue technologische Anwendungsgebiete
eröffnen. Um die Energetik der Phasenumwandlungen verstehen zu können, ist die
genaue Kenntnis der elastischen Eigenschaften aller beteiligten Phasen wesent-
lich. Um letztere für die martensitische Phase von NiTi
1-
x
Hf
x
ermitteln zu können, ist
eine genaue Kenntnis der atomaren Struktur in Abhängigkeit von der Hf-Konzent-
ration notwendig. Aus diesem Grund wurden Ab-initio-Rechnungen mit einer Clus-
ter-Entwicklung kombiniert, um die Ordnung der Hf-Atome auf dem Ti-Untergitter
zu bestimmen. Insbesondere wurde geklärt, welche atomaren Konfigurationen von
NiTi
1-
x
Hf
x
die niedrigsten Energien besitzen und deshalb im wirklichen Material
zu erwarten sind. Wie in Abbildung 6 zu erkennen, tendieren die Hf-Atome in der
martensitischen Phase zu einer schichtweisen Anordnung im Gitter.
Die Berechnungen der elastischen Konstanten für die stabilen Strukturen zeigten
in der Folge, dass Hf zu einer anisotropen Änderung der elastischen Eigenschaften
führt – durch das Legieren mit Hf wird das Material steifer in x- und y-Richtung (siehe
Abbildung 7), aber weicher in z-Richtung.
x20 50 µm
Abb. 6: Bildungsenergie verschiedener geordneter Phasen in NiTi
1-
x
Hf
x
:
Die konvexe
Hüllkurve (rot) verbindet die energetisch stabilsten Phasen.
Abb. 7: Elastische Konstanten in NiTi
1-
x
Hf
x
als Funktion der
Hf-Konzentration.
GESCHÄFTSBEREICHE MCL
UND LABORAUSSTATTUNG
Atomistic Modelling