TY - THES

T1 - Thermodynamische Eigenschaften von NiTiHf: Cluster Entwicklung und Monte-Carlo Simulation

AU - Dengg, Thomas

N1 - gesperrt bis null

PY - 2013

Y1 - 2013

N2 - Legierungen, bestehend aus Nickel und Titan, zeigen den sogenannten Formgedächtniseffekt, dem eine diffusionslose, martensitische Umwandlung zugrunde liegt. Diese Werkstoffe finden bereits Anwendung in Bereichen der Raumfahrt und Medizintechnik. Durch Zulegieren des Elements Hafnium kann die Umwandlungstemperatur erhöht werden. In dieser Arbeit wird das Umwandlungsverhalten innerhalb der Hochtemperaturphase des Systems Nickel – Titan – Hafnium, mittels Ab-Initio Methoden theoretisch untersucht. Ziel ist die Berechnung der freien Energie des Legierungssystems als Funktion der Temperatur und der Konzentration der Bestandteile. Im Vorfeld wurde eine Cluster Expansion (CE) durchgeführt, welche die Bildungsenergien des Systems als Funktion der Konfiguration am absoluten Temperaturnullpunkt beschreibt. Zur Untersuchung der Temperaturabhängigkeit der freien Energie, wird aufbauend auf die CE eine Monte Carlo Simulation (MC) durchgeführt. Der verwendete MC Code emc2 ist Teil des Programmpaketes ATAT (Alloy Theoretic Automated Toolkit). Zunächst werden die Modellparameter der MC Simulation durch Konvergenztests ermittelt. Danach werden Berechnungen für die aus der CE erhaltenen Grundzustände bei schrittweiser Erhöhung der Temperatur durchgeführt. Aus den mittels der MC Simulation erhaltenen thermodynamischen Daten, wurden ausgewählte Bereiche des Phasendiagramms für die Grundzustandskonfigurationen vorhergesagt.

AB - Legierungen, bestehend aus Nickel und Titan, zeigen den sogenannten Formgedächtniseffekt, dem eine diffusionslose, martensitische Umwandlung zugrunde liegt. Diese Werkstoffe finden bereits Anwendung in Bereichen der Raumfahrt und Medizintechnik. Durch Zulegieren des Elements Hafnium kann die Umwandlungstemperatur erhöht werden. In dieser Arbeit wird das Umwandlungsverhalten innerhalb der Hochtemperaturphase des Systems Nickel – Titan – Hafnium, mittels Ab-Initio Methoden theoretisch untersucht. Ziel ist die Berechnung der freien Energie des Legierungssystems als Funktion der Temperatur und der Konzentration der Bestandteile. Im Vorfeld wurde eine Cluster Expansion (CE) durchgeführt, welche die Bildungsenergien des Systems als Funktion der Konfiguration am absoluten Temperaturnullpunkt beschreibt. Zur Untersuchung der Temperaturabhängigkeit der freien Energie, wird aufbauend auf die CE eine Monte Carlo Simulation (MC) durchgeführt. Der verwendete MC Code emc2 ist Teil des Programmpaketes ATAT (Alloy Theoretic Automated Toolkit). Zunächst werden die Modellparameter der MC Simulation durch Konvergenztests ermittelt. Danach werden Berechnungen für die aus der CE erhaltenen Grundzustände bei schrittweiser Erhöhung der Temperatur durchgeführt. Aus den mittels der MC Simulation erhaltenen thermodynamischen Daten, wurden ausgewählte Bereiche des Phasendiagramms für die Grundzustandskonfigurationen vorhergesagt.

KW - Formgedächtnis Effekt

KW - Ab-Initio Simulation

KW - Monte Carlo

KW - Cluster Expansion

KW - Nickel–Titan Legierung

KW - Hafnium

KW - shape memory effect

KW - ab-initio simulation

KW - Monte Carlo

KW - cluster expansion

KW - Nickel-Titanium alloy

KW - Hafnium

M3 - Diplomarbeit

ER -