Untersuchungen zur Dämpfungskapazität superelastischer Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen

Publication date
2004
Document type
PhD thesis (dissertation)
Author
Schmidt, Ina
Advisor
Lammering, Rolf
Referee
Nackenhorst, U.
Seelecke, S.
Granting institution
Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
Exam date
2004-06-17
Organisational unit
DDC Class
620 Ingenieurwissenschaften
Keyword
Dämpfung
Superelastizität
Martensitumwandlung
Abstract
In dieser Arbeit werden Zusammenhänge zwischen Temperatur, Belastungsgeschwindigkeit, Dehnungsamplitude sowie der Belastungsgeschichte und den mechanischen Eigenschaften von Nickel-Titan (NiTi) Formgedächtnislegierungen aufgezeigt. Dazu wird ein breites Spektrum an durchgeführten Experimenten mit speziellem Augenmerk auf die Dämpfungskapazität beschrieben. Begonnen wird mit Zugversuchen an Drähten auf einer elektromechanischen Prüfmaschine unter Variation von Temperatur, Zyklenzahl, Dehnungsamplitude und Geschwindigkeit. Anschließend folgen Zugversuche an polierten Flachzugproben unter einem Metallmikroskop und Experimente mit thermografischer Beobachtung. In diesen wird deutlich, dass vor dem Eintreten einer lokal in Bändern konzentrierten Umwandlung bereits eine verteilte Umwandlung auftritt. Die vereinzelte Bildung von Martensitplatten führt zu einer homogenen Erwärmung des Materials, die mit der Thermografie ebenso abgebildet wird wie die lokale Erwärmung an den Grenzen der Umwandlungsbänder. An Hand einer gespannten Saite aus NiTi, in deren Mitte eine schwingende Masse befestigt ist, sowie eines Feder-Masse Systems mit Spiralfedern aus NiTi wird das Potenzial dieses Materials zur Schwingungsdämpfung bei kleinen Amplituden geprüft. Dabei ist eine hohe Dämpfungskapazität im Umwandlungsbereich, das heißt bei einer Vordehnung oberhalb des elastischen Bereiches, nachweisbar. Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen fließen schließlich in ein einfaches, phänomenologisches Stoffgesetz auf Basis der Plastizitätstheorie ein. In diesem wird die Geschwindigkeitsabhängigkeit allein durch die Temperaturabhängigkeit der Eigenschaften ausgedrückt. Der Anhang enthält neben Informationen zum verwendeten Material und zur eingesetzten Messtechnik Ergebnisse von Experimenten an Proben aus Kupfer-Basislegierungen unter dem Mikroskop.
Version
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