Legierungen mit Formgedächtnis

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Das Formgedächtnis ist eine neuartige Materialeigenschaft. Wir unterscheiden in diesem Rahmen: 1. EinwegefJekt oder Pseudoplastizität: Eine scheinbar plastische Verformung geht bei Erwärmen vollständig zurück. 2. ZweiwegefJekt: Beim Abkühlen ändert sich die Form in einer ganz bestimm­ ten Weise, die beim Erwärmen wieder rückgängig gemacht wird. 3. Gummiartiges Verhalten oder Pseudoelastizität: Bei einer bestimmten mecha­ nischen Spannung dehnt sich das Material sehr stark und schnappt beim Entlasten wieder zurück. Die Voraussetzung für diese Erscheinung ist eine reversible martensitische Umwandlung. Dabei handelt es sich um eine strukturelle Phasen umwandlung in kristallinen Festkörpern, die mit größeren Beträgen (y = 0, 2) von Scherung ver­ bunden ist. Das Formgedächtnis ist zunächst in Cu-Legierungen mit CsCl-Struktur (ß­ CuZn, ß-CuZnAl, ß-CuAlNi), später in ß-NiTi gefunden worden. In Bochum wird gegenwärtig an der Entwicklung von Legierungen auf Fe-Basis (Formgedächtnis­ stähle, FeMn-X, FeNi-X) gearbeitet. Das Verständnis des Formgedächtnisses erfor­ dert eine besondere Thermodynamik, die die Gefügestruktur des Festkörpers und daraus folgende mechanische Eigenschaften berücksichtigt. Es werden folgende "antropomorphen" Eigenschaften beschrieben und mikro­ strukturell begründet: "Lernen" einer Form für den Einwegeffekt "Trainieren" des Ein- und Zweiwegeffektes "Vergessen" des Zweiwegeffektes durch Erwärmen oder Überlastung "Ermüden" durch wiederholte thermische und/oder mechanische Zyklen. Dabei muß zwischen mechanischem Ermüden (Bildung von Mikrorissen und Bruch) und Ermüden des Gedächtnisses (Ände­ rung der Kristallographie und des Verlaufs der Umwandlung) unterschieden werden.