DE102011007700A1 - Composite material useful as actuator material, comprises a polymer, and a polycrystalline shape-memory material present in solid form exhibiting cavities, cracks and open pores, which are partially filled with the polymer - Google Patents

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Abstract

Composite material (a) comprises: at least one polycrystalline shape-memory material present in solid form exhibiting cavities, cracks (c) and open pores, which are formed during the production of the shape-memory material and/or by mechanical training and/or thermo-mechanical loading of the shape-memory material before its use; and at least one polymer (b). The cavities, cracks and open pores of the solid shape-memory material are at least partially filled with the polymer. An independent claim is also included for producing the composite material, comprising at least partially filling the cavities, cracks and open pores of the solid shape-memory material with at least one flowable polymer.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Materialwissenschaft und betrifft einen Verbundwerkstoff, welcher beispielsweise als Aktormaterial eingesetzt werden kann und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to the field of materials science and relates to a composite material which can be used for example as an actuator material and a method for its production.

Ferromagnetische Formgedächtnislegierungen zeigen in einem geringen äußeren Magnetfeld (< 1 Tesla) oder unter mechanischen Spannungen eine Formänderung von mehreren Prozent durch das Bewegen von Zwillingsgrenzen. Zwillingsgrenzen verbinden spiegelbildlich zueinander orientierte Kristallbereiche. Diese werden Varianten genannt. Aufgrund der hohen magnetischen Anisotropie und der niedrigen Zwillingsspannung dieser Materialien, kann die Umorientierung der Varianten durch Zwillingsgrenzenbewegung durch ein äußeres Magnetfeld hervorgerufen werden, was zur Dehnung. des Gesamtkörpers führt, da Kristallachsen unterschiedlicher Länge neu ausgerichtet werden. Dieser „Magnetically Field Induced Strain” genannte Effekt wurde 1996 an Ni2MnGa-Einkristallen entdeckt ( K. Ullakko et al.: Appl. Phys. Lett. 69, 1996, 1966–1968 ). Die Struktur dieses Materialsystems ist erstmals 1984 beschrieben worden ( P. J. Webster et al: Philos. Mag. 49, 1984, 295–310 ). Tatsächlich zeigt eine nichtstöchiometrische Ni2MnGa-Legierung mit 11% Dehnung. die bislang höchste gemessene magnetisch induzierte Dehnung ( A. Sozinov et al; Appl. Phys. Lett. 80, 2002, 1746 ). Ähnlich große Dehnungen zeigen konventionelle Formgedächtnislegierungen wie Ni-Al mit bis zu 13% Dehnung oder Ni-Ti-Legierungen, die bis zu 10% Dehnung bei Einkristallen und bis zu 8% im Fall von Polykristallen zeigen ( K. Bhattacharya; Oxford University Press, 2003, ISBN: 0-19-850934-0 ). Das Auslösen der Dehnung kann bei diesen Materialien jedoch nur durch mechanisches Einwirken oder Temperaturänderung über die Umwandlungstemperatur vom Martensit zum Austenit hinweg erreicht werden. Für einige Anwendungen sind jedoch die durch Wärmeübertragung limitierten Reaktionszeiten zu lang (Schaltfrequenz < 10 Hz). Andere Funktionswerkstoffe, deren Dehnung auf andere Prinzipien zurückzuführen sind, zeigen Formänderungen unter der Wirkung von elektrischen oder magnetischen Feldern und haben dabei kürzere Reaktionszeiten (kHZ Bereich). Die erreichbaren Dehnungen sind jedoch deutlich geringer. So verformen sich beispielsweise piezoelektrische Kristalle durch Anlegen eines elektrischen Feldes um bis zu ca. 0,2% ( Y. Saito, et al: Nature 432, 2004, 84–87 ) und magnetostriktive Materialien wie Terfenol D erreichen unter Magnetfeldeinfluss bis zu 0,26% Dehnung ( A. E. Clark: AIP Conference Proceedings 18,1974, 1015 ).Ferromagnetic shape memory alloys show a change in shape of several percent by moving twin boundaries in a small external magnetic field (<1 Tesla) or under mechanical stresses. Gemini borders connect mirror-image oriented crystal areas. These are called variants. Due to the high magnetic anisotropy and the low twin stress of these materials, the reorientation of the variants can be caused by twin boundary motion through an external magnetic field, resulting in strain. of the total body leads, as crystal axes of different lengths are realigned. This "Magnetically Field Induced Strain" effect was discovered in 1996 on Ni 2 MnGa single crystals ( K. Ullakko et al .: Appl. Phys. Lett. 69, 1996, 1966-1968 ). The structure of this material system was first described in 1984 ( PJ Webster et al: Philos. Mag. 49, 1984, 295-310 ). In fact, a non-stoichiometric Ni 2 MnGa alloy exhibits 11% elongation. the highest measured magnetically induced strain ( A. Sozinov et al; Appl. Phys. Lett. 80, 2002, 1746 ). Similarly large strains are exhibited by conventional shape memory alloys such as Ni-Al with up to 13% elongation or Ni-Ti alloys exhibiting up to 10% elongation in single crystals and up to 8% in the case of polycrystals ( K. Bhattacharya; Oxford University Press, 2003, ISBN: 0-19-850934-0 ). Elongation of these materials, however, can only be achieved by mechanical action or temperature change beyond the martensite to austenite transition temperature. For some applications, however, the limited by heat transfer reaction times are too long (switching frequency <10 Hz). Other functional materials, whose elongation is due to other principles, show changes in shape under the effect of electric or magnetic fields and thereby have shorter reaction times (kHZ range). The achievable strains, however, are significantly lower. For example, piezoelectric crystals deform by up to about 0.2% when an electric field is applied ( Y. Saito, et al .: Nature 432, 2004, 84-87 ) and magnetostrictive materials such as terfenol D reach up to 0.26% strain under magnetic field influence ( AE Clark: AIP Conference Proceedings 18,1974, 1015 ).

Aufgrund der kurzen Ansprechzeit beim Anlegen eines Magnetfeldes (Millisekunden) und der hohen Dehnung sind Ni-Mn-Ga-Legierungen aussichtsreiche Materialien für die Anwendung als Aktorwerkstoff. Aus diesem Grund sind sie derzeit weltweit Gegenstand intensiver Forschung.Due to the short response time when applying a magnetic field (milliseconds) and the high elongation Ni-Mn-Ga alloys are promising materials for use as actuator material. For this reason, they are currently the subject of intensive research worldwide.

Die besonderen Eigenschaften ferromagnetischer Formgedächtnislegierungen wurden bisher vor allem an einkristallinen Proben beschrieben. Für technische Anwendungen ist es interessant, polykristallines Material in die Betrachtung einzubeziehen. Eine der wesentlichen Motivationen für die Entwicklung von polykristallinen ferromagnetischen Formgedächtnislegierungen ist neben den gegenüber Einkristallen geringeren Kosten die höhere Konstanz der Kennwerte und der Kennlinien von Probe zu Probe. Allerdings weisen Polykristalle wegen Inkompatibilitäten von Nachbarkörnern eine viel geringere magnetisch induzierte Dehnung als Einkristalle auf ( Y. Boonyongmaneerat, et al: Phys. Rev. Lett. 99, 2007, 247201 ; U. Gaitzsch, et al: Acta Mater. 57, 2009, 365 ). Durch Einstellen eines texturierten Gefüges können diese Inkompatibilitäten jedoch minimiert werden. Diese Texturierung kann mit Hilfe von gerichteter Erstarrung ( M. Pötschke, et al: J. Magn. Magn. Mater 316, 2007, 383 ), Schmelzspinnen ( H. Morawiec, et al: Mater. Sci. Forum 63, 2010, 189–194 ) oder gerichteter Deformation ( A. Böhm, et al: Actuator 08, conference proceedings 2008, 742 ; R. Chulist et al: Mater. Sci. Forum 635, 2009, 195 ; R. Chulist, et al: Scr. Mater. 62, 2010, 650 ) erreicht werden.The special properties of ferromagnetic shape memory alloys have hitherto been described primarily on monocrystalline samples. For technical applications, it is interesting to consider polycrystalline material. One of the main motivations for the development of polycrystalline ferromagnetic shape memory alloys, in addition to the lower costs compared to single crystals, is the higher constancy of the characteristic values and the characteristic curves from sample to sample. However, due to incompatibilities of neighboring grains, polycrystals have a much lower magnetically induced strain than single crystals ( Y. Boonyongmaneerat, et al .: Phys. Rev. Lett. 99, 2007, 247201 ; U. Gaitzsch, et al .: Acta Mater. 57, 2009, 365 ). By setting a textured texture, however, these incompatibilities can be minimized. This texturing can be done with the help of directional solidification ( M. Pötschke, et al .: J. Magn. Magn. Mater 316, 2007, 383 ), Melt spinning ( H. Morawiec, et al: Mater. Sci. Forum 63, 2010, 189-194 ) or directed deformation ( A. Bohm, et al: Actuator 08, conference proceedings 2008, 742 ; R. Chulist et al: Mater. Sci. Forum 635, 2009, 195 ; R. Chulist, et al: Scr. Mater. 62, 2010, 650 ) can be achieved.

Beim den Formgedächtnislegierungen können abhängig von der chemischen Zusammensetzung die Martensitphasen in verschiedenen Modulationen auftreten. Mit Modulation (M) wird die periodische Verschiebung von Kristall-Ebenen bezeichnet. Nach der Anzahl der dichtest gepackten Ebenen, nach denen sich die Struktur wiederholt, wird zwischen 5M und 7M sowie NM unterschieden. Als neuere Bezeichnungen für diese Modulationen wird auch 10M und 14M verwendet. Die 5M Struktur weist die geringste Anisotropie und die geringste erreichbare Dehnung auf, jedoch auf der Grundlage dieser Werte die höchste magnetisch induzierbare Spannung um die Zwillingsgrenzen zu bewegen ( U. Gaitzsch, Dissertation TU-Dresden, 2008 ). Je höher die Gitterverformung ist, umso geringer ist die magnetisch induzierbare mechanische Spannung.In the shape memory alloys, depending on the chemical composition, the martensite phases may occur in different modulations. Modulation (M) refers to the periodic shift of crystal planes. A distinction is made between 5M and 7M and NM according to the number of densely packed planes after which the structure repeats. Newer names for these modulations also use 10M and 14M. The 5M structure has the least anisotropy and the lowest achievable elongation, but on the basis of these values, the highest magnetically inducible stress to move around the twin boundaries ( U. Gaitzsch, Dissertation TU-Dresden, 2008 ). The higher the lattice deformation, the lower the magnetically inducible mechanical stress.

Die häufigste Art von Kompositen unter Beteiligung von Formgedächtnismaterialien sind Polymer-Matrix-Komposite. Die Polymermatrix trennt die einkristallinen Teilchen, so dass sich diese in ihrer Formänderung gegenseitig weniger behindern. Im einfachsten Fall von ideal sphärischen Kugeln gleichen Durchmessers beträgt die maximale Fülldichte des funktionstragenden Formgedächtnismaterials 74%. Die Fülldichte kann theoretisch erhöht werden durch a) eine bimodale Verteilung der Kugeldurchmesser oder b) Abweichen von der Kugelform. In der Praxis werden dennoch geringere Schüttdichten erreicht, da sich kantige Partikel und solche mit einem Aspektverhältnis > 1 gegenseitig in ihrer Bewegung behindern und daher den Zustand mit geringstem Hohlvolumen nicht erreichen.The most common type of composites involving shape memory materials are polymer matrix composites. The polymer matrix separates the monocrystalline particles, so that they interfere less in their shape change each other. In the simplest case of ideal spherical balls of the same diameter, the maximum filling density of the function-bearing shape memory material is 74%. The filling density can theoretically be increased by a) a bimodal distribution of the ball diameters or b) deviation from the spherical shape. In practice, however, lower bulk densities are achieved because angular particles and those with an aspect ratio> 1 hinder each other in their movement and therefore do not reach the state with the lowest void volume.

Bekannt sind Ni-Mn-Ga-Komposite mit Ni-Mn-Ga-Partikeln oder -Fasern, die mittels Zerkleinerung von Rohblöcken, Fasern oder Bändern hergestellt werden. Diese Teilchen werden durch ein magnetisches Feld ausgerichtet, während die Polymermatrix aushärtet ( D. C. Dunand, et al: Adv. Mat. 23, 2011, 216 ). Dadurch bilden die Partikel Ketten innerhalb der Matrix. Das erhöht die Sprödigkeit dieser Verbundwerkstoffe und bedingt, dass die Füllgrade deutlich unter dem theoretischen Maximum für Kugeln gleichen Durchmessers liegen. Für Nickel-Mangan-Gallium-Komposite sind Studien mit 20% Füllgrad ( N. Scheerbaum, et al: Acta Mat. 55, 2007, 2707 ) und bis zu 50% ( M. Okuno et al.: Mat. Sci. Forum, 2010, 654–656 ) veröffentlicht. Für eine maximale Dehnung des Komposites ist neben einem Matrixwerkstoff mit sehr geringem Elastizitätsmodul ein hoher Füllgrad notwendig ( S. Weiss, Diplomarbeit TU-Dresden, 2009 ).Ni-Mn-Ga composites with Ni-Mn-Ga particles or fibers, which are produced by comminuting raw blocks, fibers or strips, are known. These particles are aligned by a magnetic field while the polymer matrix cures ( DC Dunand, et al: Adv. Mat. 23, 2011, 216 ). As a result, the particles form chains within the matrix. This increases the brittleness of these composites and requires that the fill levels are well below the theoretical maximum for balls of the same diameter. For nickel-manganese-gallium composites, studies with 20% filling level ( N. Scheerbaum, et al: Acta Mat. 55, 2007, 2707 ) and up to 50% ( M. Okuno et al .: Mat. Sci. Forum, 2010, 654-656 ) released. For a maximum elongation of the composite, in addition to a matrix material with a very low modulus of elasticity, a high degree of filling is necessary ( S. Weiss, diploma thesis TU-Dresden, 2009 ).

Einkristalline Bauelemente aus ferromagnetischen Formgedächtnislegierungen sind. bislang nur mit hohem Zeit- und Energieaufwand herstellbar. Dagegen zeigen bisher einphasige polykristalline magnetische Formgedächtniswerkstoffe im Vergleich zu Einkristallen geringere Dehnungen. Bekannt sind 0,16% rückstellbare Dehnung für fasertexturierte Proben ohne Gegenkraft ( M. Pötschke et al: Scr. Mater. 63, 2010, 383 ). Zudem ist an den zur Zwillingsgrenzenbewegung inkompatiblen Korngrenzen Rissfortschritt zu beobachten, was die Einsatzdauer von polykristallinen Werkstoffen beschränkt.Single-crystalline components made of ferromagnetic shape memory alloys are. so far only with high expenditure of time and energy to produce. In contrast, single-phase polycrystalline magnetic shape memory materials show lower strains compared to single crystals. 0.16% recoverable elongation is known for fiber-textured samples without counterforce ( M. Pötschke et al .: Scr. Mater. 63, 2010, 383 ). In addition, crack propagation is observed at grain boundaries incompatible with the twin boundary motion, which limits the useful life of polycrystalline materials.

Die in US 2009/0092817 A1 beschriebenen Schäume aus polykristallinem Ni-Mn-Ga zeigen zwar bei bimodaler Porengrößenverteilung 8,7% magnetisch induzierte Dehnung ( M. Chmielus, et al: Nature Mater. 8, 2009, 863 ). Diese ist aber bislang nicht reproduzierbar. Weiterhin liegen keine Messungen zur Kraftübertragung vor. Es ist jedoch aufgrund des im Vergleich zum Vollkörper geringen wirksamen Materialquerschnittes von einer deutlich verringerten Kraftwirkung auszugehen. Bisher bekannte Komposite mit Ni-Mn-Ga Fasern oder Partikeln und bei Füllgraden von bis zu 50% weisen magnetisch induzierte Dehnungen von max. 0,1% auf.In the US 2009/0092817 A1 polycrystalline Ni-Mn-Ga foams described do indeed exhibit 8.7% magnetically induced elongation in the case of a bimodal pore size distribution ( M. Chmielus, et al .: Nature Mater. 8, 2009, 863 ). However, this is so far not reproducible. Furthermore, there are no measurements for power transmission. However, it is to be assumed due to the low in comparison to the solid body effective material cross-section of a significantly reduced force effect. Previously known composites with Ni-Mn-Ga fibers or particles and at fillages of up to 50% have magnetically induced strains of max. 0.1%.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Verbundwerkstoffes, welcher einen erhöhten Füllgrad an polykristallinem Formgedächtnismaterialien aufweist und eine erhöhte magnetisch induzierte Dehnung und/oder eine konstante Dehnung über eine große Anzahl an Schaltprozessen, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung, welches einfach ausführbar und reproduzierbar ist.The object of the invention is to provide a composite material which has an increased degree of filling of polycrystalline shape memory materials and an increased magnetically induced elongation and / or a constant elongation over a large number of switching processes, and a method for its production, which is easy to carry out and reproducible is.

Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by the invention specified in the claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff besteht aus mindestens einem polykristallinen Formgedächtnismaterial in massiver Form und mindestens einem Polymer, wobei die Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials, die während der Herstellung des Formgedächtnismaterials entstanden und/oder durch mechanisches Training und/oder durch thermomechanische Belastung des Formgedächtnismaterials vor seinem Einsatz erzeugt worden sind, mindestens teilweise mit dem Polymer gefüllt sind.The composite material according to the invention consists of at least one polycrystalline shape memory material in solid form and at least one polymer, wherein the cavities, cracks and open pores of the massive shape memory material formed during the production of the shape memory material and / or by mechanical training and / or by thermomechanical loading of the shape memory material have been produced prior to its use, at least partially filled with the polymer.

Vorteilhafterweise ist das Formgedächtnismaterial ein magnetisches und/oder thermisches Formgedächtnismaterial, noch vorteilhafterweise ein ferromagnetisches Formgedächtnismaterial.Advantageously, the shape memory material is a magnetic and / or thermal shape memory material, more preferably a ferromagnetic shape memory material.

Weiterhin vorteilhafterweise besteht das Formgedächtnismaterial aus Nickel-Mangan-Gallium-Legierungen.Further advantageously, the shape memory material is nickel-manganese-gallium alloys.

Ebenfalls vorteilhafterweise ist das Polymer ein Elastomer.Also advantageously, the polymer is an elastomer.

Und auch vorteilhafterweise sind die Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials zu mehr als 50 Vol.-%, noch vorteilhafterweise zu 60–90 Vol.-% und besonders vorteilhafterweise zu mehr als 90 Vol.-% gefüllt.And also advantageously, the voids, cracks and open pores of the bulk shape memory material are more than 50% by volume, more preferably 60-90% by volume, and most preferably more than 90% by volume.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes aus mindestens einem polykristallinen Formgedächtnismaterial in massiver Form und mindestens einem Polymer werden die Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials, die während der Herstellung des Formgedächtnismaterials entstanden und/oder durch mechanisches Training und/oder durch thermomechanische Belastung des Formgedächtnismaterials vor seinem Einsatz erzeugt worden sind, mit mindestens einem fließfähigen Polymer mindestens teilweise gefüllt.In the method of manufacturing a composite material of at least one polycrystalline shape memory material in solid form and at least one polymer, the voids, cracks, and open pores of the bulk shape memory material formed during fabrication of the shape memory material and / or by mechanical training and / or thermomechanical Load of the shape memory material have been generated before its use, at least partially filled with at least one flowable polymer.

Vorteilhafterweise wird das Polymer durch Temperaturerhöhung in einen fließfähigen Zustand überführt. Advantageously, the polymer is converted by increasing the temperature in a flowable state.

Ebenfalls vorteilhafterweise wird das Polymer durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen und/oder durch Temperaturerhöhung vernetzt.Also advantageously, the polymer is crosslinked by irradiation with electromagnetic waves and / or by increasing the temperature.

Weiterhin vorteilhafterweise wird die Füllung der Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials durch Tauchen, Hineinfließen, Einsprühen realisiert.Further advantageously, the filling of the cavities, cracks and open pores of the solid shape memory material is realized by dipping, flowing in, spraying.

Und auch vorteilhafterweise wird das Füllen der Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials unter Schwerkraftbedingungen und/oder unter Anwendung eines Vakuums realisiert.And also advantageously, the filling of the cavities, cracks, and open pores of the bulk shape memory material is realized under gravity conditions and / or by using a vacuum.

Mit der vorliegenden Erfindung wird es erstmals möglich, einen erhöhten Füllgrad an Formgedächtnismaterial in einem Verbundwerkstoff und damit eine erhöhte magnetisch induzierte Dehnung des Verbundwerkstoffes zu erreichen. Gleichzeitig kann mit dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff eine konstante Dehnung über eine große Anzahl an Schaltprozessen mittels eines magnetischen Feldes erreicht werden.With the present invention it becomes possible for the first time to achieve an increased degree of filling of shape memory material in a composite material and thus an increased magnetically induced elongation of the composite material. At the same time, a constant elongation over a large number of switching processes by means of a magnetic field can be achieved with the composite material according to the invention.

Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff kann beispielsweise als Aktor- oder Sensormaterial, eingesetzt werden. Gleichzeitig werden die Nachteile bekannter Verbundmaterialien aus Formgedächtnismaterial und Polymer vermieden, die auf einen niedrigen Anteil von Metalllegierung im Verbund zurückzuführen sind.The composite material according to the invention can be used, for example, as an actuator or sensor material. At the same time, the disadvantages of known composites of shape memory material and polymer, which are due to a low proportion of composite metal alloy, are avoided.

An dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff wurde über 1% magnetisch induzierte Dehnung reproduzierbar gemessen. Bei einer mechanischen Gegenspannung von 1 MPa wurden bis zu 0,5% magnetisch induzierte Dehnung gemessen. Damit konnte gegenüber den bekannten polykristallinen Aktormaterialien und den bisher existierenden Ni-Mn-Ga-Polymer-Kompositen, die mit den erfindungsgemäßen Verbundmaterialien vergleichbar sind, eine Vergrößerung von Dehnung und geleisteter Arbeit je Volumen erreicht werden. Weiterhin wurden an dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff konstante Dehnungswerte beim Wechsel der Richtung des Magnetfeldes für jeweils über einer Million Zyklen gemessen. Da die Herstellung des Verbundwerkstoffes auf der Herstellung einfacher Polykristalle aufbaut, ist er einfach und reproduzierbar unter geringerem Energieverbrauch und preisgünstig herstellbar.Over 1% magnetically induced elongation was reproducibly measured on the composite material according to the invention. At a mechanical counter stress of 1 MPa up to 0.5% magnetically induced strain was measured. Thus, in comparison with the known polycrystalline actuator materials and the previously existing Ni-Mn-Ga polymer composites, which are comparable to the composite materials according to the invention, an increase in elongation and work done per volume could be achieved. Furthermore, constant strain values were measured on the composite according to the invention when changing the direction of the magnetic field for in each case over one million cycles. Since the production of the composite material based on the production of simple polycrystals, it is simple and reproducible with lower energy consumption and inexpensive to produce.

Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff besteht im Wesentlichen aus einem massiven Material, welches ein Formgedächtnismaterial ist. Dieses Formgedächtnismaterial kann sowohl ein magnetisches und/oder ein thermisches Formgedächtnismaterial sein. Das massive Material kann auch aus mehreren verschiedenen Formgedächtnismaterialien bestehen. Als Formgedächnismaterial eignet sich erfindungsgemäß ein ferromagnetisches Formgedächnismaterial. Die erfindungsgemäßen Formgedächtnismaterialien sind in der Regel metallische Legierungen und vorteilhafterweise werden Nickel-Mangan-Gallium-Legierungen eingesetzt.The composite material according to the invention consists essentially of a solid material, which is a shape memory material. This shape memory material may be both a magnetic and / or a thermal shape memory material. The massive material can also consist of several different shape memory materials. As a shape memory material according to the invention is a ferromagnetic shape memory material. The shape memory materials according to the invention are usually metallic alloys and advantageously nickel-manganese-gallium alloys are used.

Als massives Material soll im Rahmen diese Erfindung ein massiver Block verstanden werden, der vollständig aus mindestens einem Formgedächtnismaterial besteht. Dies ist der Ausgangswerkstoff der vorliegenden erfindungsgemäßen Lösung. Während der Herstellung eines solchen massiven Blockes aus Formgedächnismaterial und auch während seines Einsatzes entstehen im Versagensfall Hohlräume, Risse und offene Poren im Material. Damit ist dann das Bauteil unbrauchbar.As a solid material is intended to be understood in the context of this invention, a solid block, which consists entirely of at least one shape memory material. This is the starting material of the present inventive solution. During the production of such a solid block of shape memory material and also during its use, cavities, cracks and open pores in the material arise in the event of failure. This then makes the component unusable.

Um dies zu vermeiden, werden einerseits die bei der Herstellung entstanden Hohlräume, Risse und offenen Poren erfindungsgemäß mindestens teilweise mit einem Polymer gefüllt. Andererseits können Hohlräume, Risse und offenen Poren auch gezielt erzeugt werden, die dann mindestens auch an den Schwachstellen im Material auftreten. Die gezielte Erzeugung der Hohlräume, Risse und offenen Poren kann durch mechanisches Training und/oder durch thermomechanische Belastung des Formgedächtnismaterials vor seinem Einsatz erzeugt worden sein. Dabei kann unter thermomechanischer Belastung erfindungsgemäß eine einmalige Aufbringung einer Drucklast, aber auch das Abkühlen unter Last mit einem Phasenwechsel vom Austenit in den Martensit verstanden werden.In order to avoid this, on the one hand, the cavities, cracks and open pores produced in the manufacture are at least partially filled with a polymer according to the invention. On the other hand, cavities, cracks and open pores can also be generated selectively, which then occur at least also at the weak points in the material. The targeted generation of cavities, cracks and open pores may have been generated by mechanical training and / or by thermo-mechanical loading of the shape memory material prior to its use. According to the invention, under thermomechanical loading, a one-time application of a compressive load, but also cooling under load, can be understood as a phase change from austenite to martensite.

Alle Hohlräume, Risse und offenen Poren, wie auch immer entstanden, werden dann erfindungsgemäß mit einem Polymer mindestens teilweise gefüllt.Any voids, cracks and open pores, however incurred, are then at least partially filled with a polymer according to the invention.

Damit wird ein künftiger Versagensfall im Einsatz in einem Bauteil verhindert oder zumindest zeitlich hinausgezögert.This prevents a future failure in use in a component or at least delays it in time.

Um diese Hohlräume, Risse und offenen Poren erfindungsgemäß durch ein Polymer mindestens teilweise, vorteilhafterweise vollständig, zu füllen, muss das eingesetzte Polymer soweit fließfähig sein, dass es entweder aufgrund der Schwerkraft oder durch andere Hilfsmittel, beispielsweise ein Vakuum, in die Hohlräume, Risse und offenen Poren hineingelangen kann. To fill these cavities, cracks and open pores according to the invention by a polymer at least partially, advantageously completely, the polymer used must be sufficiently fluid that it either by gravity or by other means, such as a vacuum, in the cavities, cracks and open pores can get into it.

Vorteilhafterweise werden die vorhandenen Hohlräume, Risse und offenen Poren möglichst vollständig mit Polymer ausgefüllt. Erfindungsgemäß sollten vorteilhafterweise mindestens 50 Vol.-% der Hohlräume, Risse und offenen Poren mit Polymer gefüllt sein.Advantageously, the existing cavities, cracks and open pores are filled as completely as possible with polymer. According to the invention, advantageously at least 50% by volume of the cavities, cracks and open pores should be filled with polymer.

Aufgrund der Anzahl und Größe der Hohlräume, Risse und offenen Poren im massiven Material des Formgedächtnismaterials bilden diese Öffnungen im Wesentlichen nicht mehr als 20 Vol.-% des gesamten massiven Formgedächtnismaterials. Damit kann der Polymeranteil am Verbundwerkstoff nicht über das maximale Volumen der Hohlräume, Risse und offenen Poren im massiven Formgedächtnismaterial hinausgehen und beträgt damit im Wesentlichen nicht mehr als 20 Vol.-% am Gesamtvolumen des Verbundwerkstoffes.Due to the number and size of voids, cracks, and open pores in the bulk material of the shape memory material, these openings form substantially no more than 20% by volume of the entire bulk shape memory material. Thus, the polymer content of the composite material can not exceed the maximum volume of voids, cracks, and open pores in the bulk shape memory material and is thus substantially no more than 20 volume percent of the total volume of the composite.

Damit ist ein wesentlich höherer Füllgrad an Formgedächnismaterial im Verbundwerkstoff erreicht worden, gegenüber den Lösungen des Standes der Technik.For a much higher degree of filling of shape memory material has been achieved in the composite, compared to the solutions of the prior art.

Der der erfindungsgemäßen Lösung zugrunde liegende Gedanke ist, dass in massiven polykristallinen Formgedächtnismaterialien, die vorteilhafterweise fasertexturiert sind, elastische Spannungen auftreten, die die Bewegung der Zwillingsgrenzen behindern. Diese elastischen Spannungen werden von Inkompatibilitäten an den Korngrenzen verursacht. Gleichzeitig sind Korngrenzen Schwachstellen, die infolge elastischer Spannungen aufreißen können.The idea underlying the solution according to the invention is that in massive polycrystalline shape memory materials, which are advantageously fiber-textured, elastic stresses occur which hinder the movement of the twin boundaries. These elastic stresses are caused by incompatibilities at the grain boundaries. At the same time, grain boundaries are weak points that can rupture as a result of elastic stresses.

An hinreichend grobkristallinem Ni-Mn-Ga kann durch Aufbringen einer Drucklast von z. B. 25 MPa genug elastische Spannung erzeugt werden, um selektiv jene Korngrenzen aufreißen zu lassen, die zuvor die größte Behinderung verursacht. haben. Auf diese Weise werden die Inkompatibilitäten vermindert und eine ausreichende Zwillingsgrenzenbeweglichkeit gegeben, um eine magnetisch induzierte Dehnung zu ermöglichen.At sufficiently coarsely crystalline Ni-Mn-Ga can be achieved by applying a compressive load of z. For example, 25 MPa can be generated enough elastic strain to selectively rupture those grain boundaries that previously caused the greatest obstruction. to have. In this way, the incompatibilities are reduced and sufficient twin-bound mobility is provided to allow for magnetically-induced strain.

Derartige Inkompatibilitäten, die unter elastischen Spannungen aufreißen, bilden Hohlräume, Risse und offene Poren im Formgedächtnismaterial. Um ein weiteres Aufreißen dieser Inkopatibilitäten zu verlangsamen und weitgehend zu verhindern, damit das aus dem Werkstoff hergestellte Bauteil über die vorgesehene Anwendungszeit mechanisch stabil bleibt und konstante Dehnungen aufweist, wird ein Polymer in die entstandenen Hohlräume, Risse und offenen Poren eingefüllt.Such incompatibilities, which rupture under elastic stresses, form voids, cracks, and open pores in the shape memory material. To slow and further prevent further rupture of these incouplings, so that the component made from the material remains mechanically stable over the intended time of use and has constant strains, a polymer is charged into the resulting cavities, cracks, and open pores.

Das eingesetzte Polymer muss einerseits soweit fließfähig sein, dass es entweder allein oder mittels Hilfsmitteln in die Hohlräume, Risse und offenen Poren gelangt, andererseits muss es auch eine gute Haftung zu dem Formgedächtnismaterial aufweisen, einen möglichst geringen Elastizitätsmodul, möglichst geringe Ermüdungserscheinungen während der Weiterverarbeitung und der Anwendung des Bauteils, und chemische und physikalische Stabilität bei den auftretenden Temperaturen aufweisen.On the one hand, the polymer used must be free-flowing to the extent that it enters the cavities, cracks and open pores either alone or by means of auxiliary agents. On the other hand, it must also have good adhesion to the shape-memory material, the lowest possible modulus of elasticity, the lowest possible fatigue during further processing and the application of the component, and have chemical and physical stability at the temperatures occurring.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

Dabei zeigtIt shows

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes als massives Material (a) aus einem Formgedächtnismaterial, bei dem die Risse (c) mit einem Polymer (b) gefüllt sind. 1 a schematic representation of the composite material of the invention as a solid material (a) of a shape memory material, wherein the cracks (c) are filled with a polymer (b).

Beispiel 1example 1

Die Legierung Ni50Mn29Ga21 ist eine Formgedächtnislegierung, die bis ca. 65°C martensitisch ist und aufgrund einer 10M-Modulation eine hohe magnetisch erzeugbare mechanische Spannung aufweist. Die Kennwerte des Martensitüberganges sind in Tabelle 1 angegeben. Dies betrifft die Umwandlungstemperaturen von Ni50Mn29Ga21 bei einer Heiz- oder Kühlrate von 0,5 K·min–1. Weiterhin bezeichnen Ms und Mf die Temperaturen, bei denen die Bildung von Martensit beim Abkühlen einsetzt oder abgeschlossen ist. As und Af bezeichnen die Temperaturen, bei denen die Austenitbildung beim Erwärmen einsetzt oder abgeschlossen ist. Tabelle 1: As Af Ms Mf 63,5°C 64,5°C 59°C 57,5°C The alloy Ni 50 Mn 29 Ga 21 is a shape memory alloy that is martensitic up to about 65 ° C and due to a 10M modulation has a high magnetically generated mechanical stress. The martensite transition characteristics are shown in Table 1. This relates to the transformation temperatures of Ni 50 Mn 29 Ga 21 at a heating or cooling rate of 0.5 K · min -1 . Furthermore, M s and M f denote the temperatures at which the formation of martensite on cooling commences or is completed. A s and A f indicate the temperatures at which austenite formation on heating commences or is completed. Table 1: A s A f M s M f 63.5 ° C 64.5 ° C 59 ° C 57.5 ° C

Aus dieser Legierung werden Proben der Abmessungen 2 × 5 × 8 mm hergestellt, die einem mechanischen Training unterzogen werden, indem die Proben alternierend von zwei Seiten mechanischen Druckspannungen ausgesetzt werden ( U. Gaitzsch, et al: Scripta Materialia 57, 6, 2007, 493–495 ).From this alloy, samples of the dimensions 2 × 5 × 8 mm are made, which are subjected to mechanical training by exposing the samples alternately from two sides to mechanical compressive stresses ( U. Gaitzsch, et al .: Scripta Materialia 57, 6, 2007, 493-495 ).

Dieses mechanische Trainieren wird mit Druckspannungen von 25 MPa bis zum Auftreten von offenen Rissen wiederholt.This mechanical training is repeated with compressive stresses of 25 MPa until open cracks occur.

Aufgrund des Herstellungsverfahrens der Proben, welches im Wesentlichen aus den Schritten: Herstellen einer Vorlegierung, Umschmelzen mit nachfolgender gerichteter Erstarrung ( M. Pötschke, et al; JMMM 316, 2007, 383–385 ), Wärmebehandlung ( F. Thoss, et al; J. All Corp. 488, 2009, 420–424 ), Trennen, Schleifen und Polieren, besteht, können auch Hohlräume und offene Poren in der Probe vorhanden sein.Due to the method of manufacturing the samples, which consists essentially of the steps of: producing a master alloy, remelting with subsequent directional solidification ( M. Pötschke, et al .; JMMM 316, 2007, 383-385 ), Heat treatment ( F. Thoss, et al .; J. All Corp. 488, 2009, 420-424 ), Cutting, grinding and polishing, there may also be voids and open pores in the sample.

Die so entstandenen Risse, Hohlräume und offenen Poren werden mit einem Polyurethan-Gießharz (06872 der Firma E. Epple & Co. GmbH) gefüllt, indem das fließfähige Harz in die Risse, Hohlräume und offenen Poren hineinfließt. Das Aushärten erfolgt im Vakuum und bei (70 ± 10)°C.The resulting cracks, voids and open pores are filled with a polyurethane casting resin (06872 from E. Epple & Co. GmbH) by flowing the flowable resin into the cracks, voids and open pores. Curing takes place in vacuo and at (70 ± 10) ° C.

Dadurch wird ein Füllgrad der Risse, Hohlräume und offenen Poren von 80% erreicht.This achieves a degree of filling of cracks, voids and open pores of 80%.

Das Formgedächtnismaterial wird damit mechanisch belastbar, die inkompatiblen Körner können sich weiterhin so frei gegeneinander bewegen, wie nach dem Einbringen der Risse, ein weiteres Fortschreiten der Risse und damit ein Probenversagen wird verhindert oder auf lange Zeit verzögert.The shape memory material is thus mechanically resilient, the incompatible grains can still move as freely against each other, as after the introduction of cracks, a further progression of the cracks and thus a sample failure is prevented or delayed for a long time.

Überstehendes Polymermaterial wird abgeschnitten, so dass das Formgedächtnismaterial die gleichen Abmessungen wie zuvor hat. Der Volumenanteil an Polyurethan beträgt 10%.Supernatant polymer material is cut off so that the shape memory material has the same dimensions as before. The volume fraction of polyurethane is 10%.

Ein Aktor mit einem aktiven Element aus dieser Legierung mit den gefüllten Rissen, Hohlräumen und offenen Poren zeigt bei Raumtemperatur eine Bewegung durch magnetfeldbedingte Zwillingsgrenzenverschiebung im aktiven Element.An actuator with an active element of this alloy with the filled cracks, voids, and open pores exhibits motion at room temperature due to magnetic field-induced twin boundary displacement in the active element.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2009/0092817 A1 [0009] US 2009/0092817 A1 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • K. Ullakko et al.: Appl. Phys. Lett. 69, 1996, 1966–1968 [0002] K. Ullakko et al .: Appl. Phys. Lett. 69, 1996, 1966-1968 [0002]
  • P. J. Webster et al: Philos. Mag. 49, 1984, 295–310 [0002] PJ Webster et al: Philos. Mag. 49, 1984, 295-310 [0002]
  • A. Sozinov et al; Appl. Phys. Lett. 80, 2002, 1746 [0002] A. Sozinov et al; Appl. Phys. Lett. 80, 2002, 1746 [0002]
  • K. Bhattacharya; Oxford University Press, 2003, ISBN: 0-19-850934-0 [0002] K. Bhattacharya; Oxford University Press, 2003, ISBN: 0-19-850934-0 [0002]
  • Y. Saito, et al: Nature 432, 2004, 84–87 [0002] Y. Saito, et al .: Nature 432, 2004, 84-87 [0002]
  • A. E. Clark: AIP Conference Proceedings 18,1974, 1015 [0002] AE Clark: AIP Conference Proceedings 18, 1979, 1015 [0002]
  • Y. Boonyongmaneerat, et al: Phys. Rev. Lett. 99, 2007, 247201 [0004] Y. Boonyongmaneerat, et al .: Phys. Rev. Lett. 99, 2007, 247201 [0004]
  • U. Gaitzsch, et al: Acta Mater. 57, 2009, 365 [0004] U. Gaitzsch, et al .: Acta Mater. 57, 2009, 365 [0004]
  • M. Pötschke, et al: J. Magn. Magn. Mater 316, 2007, 383 [0004] M. Pötschke, et al: J. Magn. Magn. Mater 316, 2007, 383 [0004]
  • H. Morawiec, et al: Mater. Sci. Forum 63, 2010, 189–194 [0004] H. Morawiec, et al: Mater. Sci. Forum 63, 2010, 189-194 [0004]
  • A. Böhm, et al: Actuator 08, conference proceedings 2008, 742 [0004] A. Bohm, et al: Actuator 08, conference proceedings 2008, 742 [0004]
  • R. Chulist et al: Mater. Sci. Forum 635, 2009, 195 [0004] R. Chulist et al: Mater. Sci. Forum 635, 2009, 195 [0004]
  • R. Chulist, et al: Scr. Mater. 62, 2010, 650 [0004] R. Chulist, et al: Scr. Mater. 62, 2010, 650 [0004]
  • U. Gaitzsch, Dissertation TU-Dresden, 2008 [0005] U. Gaitzsch, Dissertation TU-Dresden, 2008 [0005]
  • D. C. Dunand, et al: Adv. Mat. 23, 2011, 216 [0007] Dunand, DC: Adv. Mat. 23, 2011, 216 [0007]
  • N. Scheerbaum, et al: Acta Mat. 55, 2007, 2707 [0007] N. Scheerbaum, et al: Acta Mat. 55, 2007, 2707 [0007]
  • M. Okuno et al.: Mat. Sci. Forum, 2010, 654–656 [0007] M. Okuno et al .: Mat. Sci. Forum, 2010, 654-656 [0007]
  • S. Weiss, Diplomarbeit TU-Dresden, 2009 [0007] S. Weiss, diploma thesis TU-Dresden, 2009 [0007]
  • M. Pötschke et al: Scr. Mater. 63, 2010, 383 [0008] M. Pötschke et al .: Scr. Mater. 63, 2010, 383 [0008]
  • M. Chmielus, et al: Nature Mater. 8, 2009, 863 [0009] M. Chmielus, et al .: Nature Mater. 8, 2009, 863 [0009]
  • U. Gaitzsch, et al: Scripta Materialia 57, 6, 2007, 493–495 [0042] U. Gaitzsch, et al .: Scripta Materialia 57, 6, 2007, 493-495 [0042]
  • M. Pötschke, et al; JMMM 316, 2007, 383–385 [0044] M. Pötschke, et al .; JMMM 316, 2007, 383-385 [0044]
  • F. Thoss, et al; J. All Corp. 488, 2009, 420–424 [0044] F. Thoss, et al .; J. All Corp. 488, 2009, 420-424 [0044]

Claims (13)

Verbundwerkstoff, bestehend aus mindestens einem polykristallinen Formgedächtnismaterial in massiver Form und mindestens einem Polymer, wobei die Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials, die während der Herstellung des Formgedächtnismaterials entstanden und/oder durch mechanisches Training und/oder durch thermomechanische Belastung des Formgedächtnismaterials vor seinem Einsatz erzeugt worden sind, mindestens teilweise mit dem Polymer gefüllt sind.A composite material consisting of at least one polycrystalline shape memory material in solid form and at least one polymer, wherein the cavities, cracks and open pores of the massive shape memory material formed during the production of the shape memory material and / or by mechanical training and / or by thermomechanical loading of the shape memory material its use have been generated, at least partially filled with the polymer. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, bei dem das Formgedächtnismaterial ein magnetisches und/oder thermisches Formgedächtnismaterial ist.The composite of claim 1, wherein the shape memory material is a magnetic and / or thermal shape memory material. Verbundwerkstoff nach Anspruch 2, bei dem das Formgedächtnismaterial ein ferromagnetisches Formgedächtnismaterial ist.The composite of claim 2, wherein the shape memory material is a ferromagnetic shape memory material. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, bei dem das Formgedächtnismaterial aus Nickel-Mangan-Gallium-Legierungen besteht.The composite of claim 1, wherein the shape memory material is nickel-manganese-gallium alloys. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, bei dem das Polymer ein Elastomer ist.A composite according to claim 1, wherein the polymer is an elastomer. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, bei dem die Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials zu mehr als 50 Vol.-% gefüllt sind.A composite according to claim 1, wherein the voids, cracks and open pores of the bulk shape memory material are filled to more than 50% by volume. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, bei dem die Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials zu 60–90 Vol.-% gefüllt sind.A composite according to claim 6, wherein the voids, cracks and open pores of the bulk shape memory material are filled to 60-90% by volume. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, bei dem die Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials zu mehr als 90 Vol.-% gefüllt sind.A composite according to claim 1, wherein the voids, cracks and open pores of the bulk shape memory material are filled to more than 90% by volume. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes aus mindestens einem polykristallinen Formgedächtnismaterial in massiver Form und mindestens einem Polymer, wobei die Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials, die während der Herstellung des Formgedächtnismaterials entstanden und/oder durch mechanisches Training und/oder durch thermomechanische Belastung des Formgedächtnismaterials vor seinem Einsatz erzeugt worden sind, mit mindestens einem fließfähigen Polymer mindestens teilweise gefüllt werden.A method for producing a composite of at least one polycrystalline shape memory material in solid form and at least one polymer, wherein the cavities, cracks and open pores of the massive shape memory material formed during the production of the shape memory material and / or by mechanical training and / or by thermomechanical loading of the Shape memory material have been produced before its use, at least partially filled with at least one flowable polymer. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Polymer durch Temperaturerhöhung in einen fließfähigen Zustand überführt wird.The method of claim 9, wherein the polymer is converted by increasing the temperature in a flowable state. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Polymer durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen und/oder durch Temperaturerhöhung vernetzt wird.The method of claim 9, wherein the polymer is crosslinked by irradiation with electromagnetic waves and / or by increasing the temperature. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Füllung der Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials durch Tauchen, Hineinfließen, Einsprühen realisiert wird.The method of claim 9, wherein the filling of the cavities, cracks and open pores of the solid shape memory material is realized by dipping, flowing in, spraying. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Füllen der Hohlräume, Risse und offenen Poren des massiven Formgedächtnismaterials unter Schwerkraftbedingungen und/oder unter Anwendung eines Vakuums realisiert wird.The method of claim 9, wherein the filling of the cavities, cracks, and open pores of the bulk shape memory material is accomplished under gravity conditions and / or by applying a vacuum.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050181213A1 (en) * 2002-05-31 2005-08-18 Hiroki Ishikawa Thermoconductive curable liquid polymer composition and semiconductor device produced with the use of this composition
US20060099418A1 (en) * 2002-06-04 2006-05-11 Ya Xu Extremely fine shape memory alloy wire, composite material thereof and process for producing the same
US20090054934A1 (en) * 2007-07-25 2009-02-26 Depuy Spine, Inc. Expandable fillers for bone cement
US20090092817A1 (en) 2007-08-30 2009-04-09 Boise State University Magnetic material with large magnetic-field-induced deformation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050181213A1 (en) * 2002-05-31 2005-08-18 Hiroki Ishikawa Thermoconductive curable liquid polymer composition and semiconductor device produced with the use of this composition
US20060099418A1 (en) * 2002-06-04 2006-05-11 Ya Xu Extremely fine shape memory alloy wire, composite material thereof and process for producing the same
US20090054934A1 (en) * 2007-07-25 2009-02-26 Depuy Spine, Inc. Expandable fillers for bone cement
US20090092817A1 (en) 2007-08-30 2009-04-09 Boise State University Magnetic material with large magnetic-field-induced deformation

Non-Patent Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Böhm, et al: Actuator 08, conference proceedings 2008, 742
A. E. Clark: AIP Conference Proceedings 18,1974, 1015
A. Sozinov et al; Appl. Phys. Lett. 80, 2002, 1746
D. C. Dunand, et al: Adv. Mat. 23, 2011, 216
F. Thoss, et al; J. All Corp. 488, 2009, 420-424
H. Morawiec, et al: Mater. Sci. Forum 63, 2010, 189-194
K. Bhattacharya; Oxford University Press, 2003, ISBN: 0-19-850934-0
K. Ullakko et al.: Appl. Phys. Lett. 69, 1996, 1966-1968
M. Chmielus, et al: Nature Mater. 8, 2009, 863
M. Okuno et al.: Mat. Sci. Forum, 2010, 654-656
M. Pötschke et al: Scr. Mater. 63, 2010, 383
M. Pötschke, et al: J. Magn. Magn. Mater 316, 2007, 383
M. Pötschke, et al; JMMM 316, 2007, 383-385
N. Scheerbaum, et al: Acta Mat. 55, 2007, 2707
P. J. Webster et al: Philos. Mag. 49, 1984, 295-310
R. Chulist et al: Mater. Sci. Forum 635, 2009, 195
R. Chulist, et al: Scr. Mater. 62, 2010, 650
S. Weiss, Diplomarbeit TU-Dresden, 2009
U. Gaitzsch, Dissertation TU-Dresden, 2008
U. Gaitzsch, et al: Acta Mater. 57, 2009, 365
U. Gaitzsch, et al: Scripta Materialia 57, 6, 2007, 493-495
Y. Boonyongmaneerat, et al: Phys. Rev. Lett. 99, 2007, 247201
Y. Saito, et al: Nature 432, 2004, 84-87

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