Formgedächtnis-Legierungen                                                                                                   Deutsch | English

Formgedächtnis-Legierungen (FGL, engl. shape memory alloy, SMA) sind Materialien die sich bei Erwärmung an ihre ursprüng-liche Gestalt erinnern können. Sie werden auch als Memorymetalle oder Gedächtnislegierungen bezeichnet. Innerhalb bestimmter Belastungsgrenzen erfolgt die Gestaltungsänderung vollkommen reversibel. Dieser Effekt ist besonders bei metallischen Legierungen (z.B. NiTi) aber auch bei Polymeren zu beobachten.

Die SMA-Feder zieht sich bei Erwärmung zusammen Auslenkung in Abhängigkeit der Temperatur

Der Formgedächtnis-Effekt geht aus einer thermoelastischen martensitischen Umwandlung hervor, wobei eine temperaturabhängige Änderung der Kristallstruktur erfolgt. Insgesamt spricht man von zwei Kristallstrukturen: Austenit (Hochtemperatur-Struktur) und Martensit (Niedertemperatur-Struktur). Beide weisen eine geordnete Gitterstruktur auf.

Wir unterscheiden zwischen drei verschiedenen Arten von Formgedächtnis-Effekten:

Einwegeffekt   

Zweiwegeffekt 

Pseudoelastizität

Beim Einwegeffekt nimmt das Material,
das bei einer tiefen Temperatur ver-
formt wurde, seine ursprüngliche Form
wieder an, wenn es auf eine höhere
Temperatur erhitzt wird. Die Umwand-
lung beginnt bei der "Austenit-Start-
Temperatur As". Die As-Werte können
durch Legierungszusammensetzungen
gezielt eingestellt werden. Wird das
Material wieder abgekühlt erfolgt keine
weitere Formänderung.

Formgedächtnislegierungen können
auch einen Zweiwegeffekt aufweisen,
d.h. sie können sich an zwei Formen 
erinnern; die eine bei einer hohen
Temperatur, die andere bei einer
tiefen Temperatur. Der Zweiwegeffekt
kann nur mit speziellen thermomecha-
nischen Werkstoffbehandlungen
eingestellt werden. Der Effekt findet
Einsatz für Regelungen, wie z.B. in
flexiblen Endoskopen.

Die Umwandlung von der Austenit-
Struktur zur Martensit-Struktur
kann auch durch eine Schub-
spannung mechanisch erzwungen
werden. Zuerst erfolgt eine rein
elastische Verformung. Ab einer
kritischen Spannung setzt die Um-
wandlung der Kristallstrukturen ein.
Die Pseudoelastizität wirkt gummi-
artig. Dies sind z.B. ideale Eigen-
schaften für Brillenrahmen, etc.