Was ist eine Formgedächtnislegierung?

Formgedächtnislegierungen (englisch: shape memory alloys, abgekürzt SMA) sind in erster Linie für ihre Fähigkeit bekannt, sich nach einer pseudo-plastischen Deformation durch Erhitzen in ihre ursprüngliche Form zurück zu verformen. Durch eine temperatur- und druckabhängige Kristallgitterumwandlung zwischen Austenit (kubisch flächenzentriertes Gittersystem fcc) und Martensit (hexagonal dichteste Packung hcp), erinnern sich SMAs demnach an eine ihnen gegebene Ursprungsform.

Austenit

Austenit fcc

Martensit

Martensit hcp

Durch Deformation eines Austenits bildet sich eine stabile Form des Martensits. Da nun aber die Austenit Phase in einem höheren Energielevel, sprich höhere Temperatur, stabiler ist, verformt sich ein SMA beim Erhitzen fast gänzlich in seine Ursprungsform zurück.

 

sigma_epsilon

sigma_T

Wird beispielsweise ein SMA Stab auf Zug beansprucht und mit steigender Last gedehnt (Umwandlung Austenit in Martensit), erfährt er eine Verformung. Nach der Entlastung verbleibt eine pseudo-plastische Deformation. Durch das Aktivieren (Heizen) wird sich das Material zurück verwandeln und in seine ursprüngliche Form springen. Falls der Stab aber festgeklemmt oder beispielsweise in Beton, Spritzbeton, Grout oder zementösen Mörtel eingelegt ist, kann eine durch die behinderte Rückverformung hervorgerufene Spannung dazu genutzt werden, Kräfte in das Tragwerk einzuleiten, bzw. dieses vorzuspannen.

 

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