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Teil III. Besonderheiten des Hystereseverhaltens V. Prieb, TU Berlin, Berlin, Deutschland S.D. Prokoschkin, Moskauer Technologische Universität, Moskau, Rußland G.G. Zak und G.S. Zatulskij, Ukrainer Nationale Technische Universität, Kiew, Ukraine S.V. Shchukin, St.-Petersburger Technische Universität, St.-Petersburg, Rußland Kurzfassung: Besonderheiten der thermischen und ferroelastischen Hysterese, die während der partiellen Zyklen und nach der zyklischen ferroelastischen Verformung entstehen, wurden mit Hilfe von Kalorimetrie und Zug-Druck-Versuchen auf den Einkristallen von verschiedenen Formgedächtnislegierungen untersucht. Das Gedächtnis an die Umkehrpunkte wurde während der nicht kompletten Zyklen der thermoinduzierten, spannungsfreien martensitischen Umwandlungen (als SMART-Effekt bekannt), aber auch während der ferroelastischen Verformung der Formgedächtniseinkristalle festgestellt. Eine drastische (bis zu 100°C) Erhöhung der Rückumwandlungstemperaturen der vorher in einigen Zyklen ferroelastisch verformten Einkristallproben wurde bei ihrer ersten spannungsfreien Erwärmung festgestellt. Degradierung der ferroelastischen Hysterese bis zu einer der Elastizität des Martensits entsprechenden Linie, ebenso wie die Verletzung der Kongruenz von inneren Hystereseschleifen wurden während der Verformung mit spiralförmig abnehmender Verformungsamplitude ebenfalls festgestellt. Das allgemeine Verhalten von inneren Trajektorien, das für die Simulation des hysteretischen Verhaltens und das Modellieren von Formgedächtniseigenschaften notwendig ist, ist aufgrund der experimentellen Untersuchungen zusammengefaßt worden. Einführung: Das spezifische mechanische Verhalten von Formgedächtnislegierungen ist mit einer reversiblen Formänderung verbunden, die durch die ebenso kristallographisch reversiblen thermoelastischen martensitischen Umwandlungen verursacht wird. Von der anderen Seite sind sowohl die Umwandlungen selbst, als auch das mechanische Verhalten im thermodynamischen Sinne irreversibel, denn sie werden durch die die Hysterese verursachte Energiedissipation begleitet. Das Hystereseverhalten ist in Teilen I und II dieser Arbeit detailliert diskutiert worden. Untersuchung von irreversiblen Prozessen während der Umwandlungs- oder Verformungszyklen sind von einer großen Bedeutung nicht nur für praktische Anwendungen von Formgedächtnislegierungen - denn sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Degradierung von Formgedächtniseigenschaften, bei der sogenannten Verfestigund durch Phasenumwandlung (Bildung von irreversiblen Defekten an den Phasengrenzen sogar während der spannungsfreien Umwandlungszyklen), beim Training zum Zwei-Weg-Effekt usw. - sondern auch für grundsätzliches Verständnis von Mechanismen der die Hysterese verursachenden Energiedissipation. Erforschung von irreversiblen Ereignissen und ihrer Rolle für die Formgedächtniseigenschaften hat allerdings sogar in den experimentellen Arbeiten mehr einen episodischen Charakter, geschweige denn von theoretischen. In diesem dritten Teil unserer Arbeit wurde es zum Ziel gesetzt, Besonderheiten der ferroelastischen Hysterese und irreversible Erscheinungen während sowohl ferroelastischer Verformungszyklen, als auch der spannungsfreien thermischen Umwandlungszyklen experimentell zu untersuchen. Die ferroelastische Hysterese in einer der untersuchten Proben weist die im Teil II beschriebenen Merkmale auf, wird aber zusätzlich noch durchs Vorhandensein der zwischen zwei waagerechten, durch die Zug- und Druck-Fließgrenzen durchgezogenen Linien eingeschränkten, latenten Hysterese charakterisiert. Die der latenten Hysterese entsprechende dissipierte Energie wird durch eine lineare Abhängigkeit von der ferroelastischen Verformung beschrieben. Ansonsten sind die grunsätzlichen Besonderheiten der Hysterese für alle untersuchten Formgedächtniseinkristalle gleich. Diese Besonderheiten wurden auch zusätzlich durch die nach den verkomplizierten Schemata durchgeführten partiellen Zyklen untersucht. Zusammenfassung: - Gedächtnis der inneren Trajektorien an ihre Umkehrpunkte, - Verletzung der Kongruenz und Degradierung von inneren Hystereseschleifen, - Gedächtnis an die Umkehrpunkte in partiellen Zyklen der spannugsfreien thermoinduzierten Umwandlung, - Stabilisierung des Martensits durch die ferroelastische Verformung. Weitere Informationen: Der Artikel (Volltext, Deutsch) als PDF-Datei Home |