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Projekt
Neue quinäre und senäre Hochentropie-Formgedächtnislegierungen (HE-FGL) – Erforschung und Nutzung der martensitischen Umwandlung und der Formgedächtniseffekte in chemisch komplexen Systemen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Gunther Eggeler; Professor Dr.-Ing. Jan Frenzel; Professor Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung
Förderung seit 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388671975
Ziel des hier vorgeschlagenen Projekts ist es, die materialwissenschaftlichen Grundlagen zu schaffen, um Hochentropie-Formgedächtnislegierungen (HE-FGL) als neue Klasse funktioneller Ingenieurwerkstoffe etablieren zu können. Das vorgeschlagene Projekt hat drei wissenschaftliche Schwerpunkte, die alle durch eine Legierungsentwicklung geprägt sind, bei der ein neuartiger mikrostrukturbasierter Entwicklungs- und Auswahlprozess zu neuen quinären und senären Legierungen führen wird. Dabei werden Präzisionsschmelzverfahren und eine systematische chemische und mikrostrukturelle Analyse entlang der Prozesskette, mit Blick auf das Erstarren mehrkomponentiger Schmelzen und auf die Strukturbildungsprozesse, die während der thermomechanischen Nachbehandlung der Gusslegierungen erfolgen, eingesetzt. Die drei wissenschaftlichen Schwerpunkte lassen sich kurz wie folgt beschreiben: Erstens sollen neue HE-FGL identifiziert werden, die den konventionellen Systemen (NiTi und verwandte Legierungen) in Hinblick auf hohe Umwandlungstemperaturen, auf hohe Formgedächtnis-Dehnungen und auf Widerstand gegen funktionelle Ermüdung überlegen sind. Zweitens sollen neben den Standardmethoden hochauflösende Charakterisierungsverfahren zum Einsatz kommen, die skalenübergreifend klären helfen, wie die chemische Komplexität elementare Umwandlungs- und Verformungsprozesse beeinflusst und damit die martensitische Umwandlung prägt. Der dritte Schwerpunkt zielt in Richtung Formgedächtnistechnik: Hier soll erarbeitet werden, wie die chemische Komplexität die beiden Formgedächtniseffekte, den Einwegeffekt und die Pseudoelastizität beeinflusst, und es soll ein HE-FGL-Aktor als Demonstrator realisiert werden, mit dessen Hilfe man die funktionellen Eigenschaften entsprechender Bauteile untersuchen und quantifizieren kann. Im Grundlagenteil werden Fragestellungen aus den beiden attraktiven Forschungsfeldern Hochentropielegierungen und Formgedächtnislegierungen zusammengeführt, um neue Einsichten zum Einfluss einer komplexen Legierungschemie auf die funktionellen Eigenschaften zu gewinnen. Auch zum technologischen Fortschritt will das Projekt einen Beitrag leisten: Hier soll das Extrusionsverfahren als Herstellungsverfahren mitbetrachtet werden, welches homogenere Mikrostrukturen und höhere Duktilitäten ermöglichen soll. Zudem soll ein Demonstrator hergestellt werden, der unter technisch relevanten Bedingungen getestet werden soll. Der Fokus soll hierbei auf der funktionellen Ermüdung liegen, da sie die Lebensdauer von Formgedächtniskomponenten am stärksten mitbestimmt. Das vorgeschlagene Arbeitsprogramm ist in 11 Arbeitspakete aufgeteilt, von denen eines der intensiven Zusammenarbeit mit anderen SPP-Projekten gewidmet ist.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
