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Abstract

In der vorliegenden Dissertation wurde der Einfluss des spannungsüberlagerten Auslagerns auf das pseudoelastische Verhalten einkristalliner NiTi-Formgedächtnislegierungen untersucht.Dazu wurden in [111]-Richtung orientierte Zug- und Druckproben spannungslos oder unter Spannung ausgelagert, um eine definierte Mikrostruktur mit einer unterschiedlichen Anzahl an Ni4Ti3-Ausscheidungsvarianten zu erhalten. Es wurde beobachtet, dass das Degradationsverhalten durch Auslagern unter Zugspannungen im Vergleich zu spannungslosem Auslagern deutlich verbessert werden kann. Versuche mit unter Druckspannung ausgelagerten Proben zeigten allerdings einen großen Einfluss der kristallografischen Orientierung auf die zyklische Stabilität. Temperaturwechselversuche haben ergeben, dass nach einer spannungsüberlagerten Auslagerung geringere Unterkühlungen zur Umwandlung erforderlich sind.Mikrostrukturelle Untersuchungen zeigten, dass nach Auslagerung unter Spannung das Wachstum mindestens einer Variante unterdrückt wurde und eine Vorzugsorientierung der sichtbaren Ausscheidungen vorhanden ist. Es wurde schließlich hergeleitet, dass die Spannungsfelder rund um die Ausscheidungen einen großen Einfluss auf die Martensitumwandlung und die Aktivierung bevorzugter Martensitvarianten und damit das Ermüdungsverhalten haben. Demnach verändert spannungsüberlagertes Auslagern die Mikrostruktur und beeinflusst somit die zyklische Stabilität positiv.

Abstract

The present study investigates the influence of aging under stress on functional degradation in single crystal NiTi shape memory alloys. Tension and compression samples were aged stress-free or under stress applied along the [111]-orientation, resulting in microstructures with different numbers of precipitate variants. It was shown that cyclic degradation can be reduced significantly by aging under tensile stress as compared to aging without superimposed loads. After aging under compression, however, functional degradation resistance demonstrated strong dependence on the crystallographic orientation during cyclic loading. It was also observed that the necessary amount of undercooling for the transformation is less after aging under stress. TEM studies revealed that the nucleation of at least one Ni4Ti3-variant had been suppressed, resulting in nucleation and growth of one dominant precipitate variant. It was concluded that the stress fields formed by the Ni4Ti3-precipitates have a strong effect on the martensitic transformation and the formation of preferentially oriented martensite. Therefore, the change in microstructure after aging of the single crystals under stress is beneficial to cyclic stability.

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