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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Applikationsbezogene Gefügeoptimierung von magnetischen Formgedächtnisaktoren

Thursday (19.09.2019)
11:30 - 12:00 Uhr Appendix
Bestandteil von:


Die bisher entwickelten magnetischen Formgedächtnisaktoren sind Legierungen aus Nickel, Mangan und Gallium. Für einen breiten Einsatz dieser neuen Aktorwerkstoffe in industriellen Komponenten sind qualitativ hochwertige Aktor-Halbzeuge erforderlich. Ein wichtiger Punkt für den notwendigen Erhalt hoher magnetfeldinduzierter Dehnungen stellt dabei die Nachbehandlung der magnetischen Formgedächtnislegierung, d. h. die thermo-mechanische Behandlung zur Optimierung des Gefüges dar. Aus diesem Grund wurden verschiedene, einkristalline NiMnGa-Proben unter Variation der Parameter Abkühlrate, mit oder ohne Abkühlung unter Last an einem speziellen Umform- und Abschreckdilatometer untersucht. Der Einfluss der legierungsspezifischen Wärmebehandlung auf das Gefüge konnte anschließend mittels metallkundlicher Methoden analysiert und bewertet werden. Die Analyse der NiMnGa-Proben nach der thermo-mechanischen Behandlung zeigte, dass die Nachbehandlung auf das Gefüge insbesondere auf die Ausbildung der Martensitvarianten bei Einwirkung einer definierten Kraft während des Abkühlprozesses einen großen Einfluss aufweist. Es wurde ein mechanisches Verschieben der Zwillinge bei der Phasenumwandlung vom Austenit in den Martensit beobachtet, der zu einer starken Reduzierung der Martensitvarianten während der Abkühlung führte. Ein sehr gutes Ergebnis wurde mit einer langsamen Abkühlgeschwindigkeit von 1 K/min und unter Last mit 200 N erreicht. Mechanische Messungen bestätigten den Nachbehandlungseffekt an den einkristallinen Werkstoffen. Die Proben wiesen bei den Messungen ein Spannungs-Dehnungsverhalten mit einem geringen Spannungswert für das Zwillingsplateau auf. Es wurden die für das NiMnGa-Material mit 5M-Kristallstruktur theoretisch erreichbaren Dehnungen von 6 % gemessen. Der für den Martensit vorliegende, theoretische Wert von 2,6 MPa wurde deutlich unterschritten, so dass von dem Vorhandensein eines magnetischen Formgedächtniseffektes in den Aktormaterialien ausgegangen werden kann, der anschließend mittels magnetischer Messungen nachgewiesen wurde. Demzufolge stehen anwendungsbereite NiMnGa-Formgedächtnisaktoren zur Verfügung, die für eine neue Applikation im Werkzeugmaschinenbau genutzt werden können.

Sprecher/Referent:
Dr. Andrea Böhm
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Weitere Autoren/Referenten:
  • Miguel Panesso
    Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
  • Dr. Kenny Pagel
    Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
  • Prof. Dr. Welf-Guntram Drossel
    Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU