NiAl Multischichten

Einfluss von Spannung und Verformung auf die Phasenbildung in reaktiven Ni/Al Multischichten

Ansprechpartner

Prof. Peter Schaaf
Fachgebiet Werkstoffe der Elektrotechnik

Telefon: +49 3677 69-3611
e-mail:  peter.schaaf@tu-ilmenau.de

Förderinformation

Projektträger: DFG

Förderkennzeichen:

SCHA 632/29-1,
SCHW 855/8-1

beteiligte Fachgebiete: Werkstoffe der Elektroniktechnologie, Elektroniktechnologie 

Laufzeit:  01.07.2019 - 30.06.2022

Projektinformation

Frames aus einer Hochgeschwindigkeitsaufnahme einer Reaktionsfront eines nanoskaligen Al/Ni-Multilagen Systems unter extrinsischer Zugbelastung
Intrinsischer Spannungszustand der nanoskaligen Al/Ni-Multilagen in Abhängigkeit von der Bilayer-Dicke

Dieses Projekt zielt darauf ab, die Auswirkungen mechanischer und thermomechanischer Spannungen und Zwänge auf die Umwandlungsreaktion und Phasenbildung in durch Umwandlung geprägten Materialien zu identifizieren. Dazu gehören sowohl intrinsische und extrinsische Spannungen, die aus mechanischer Belastung resultieren, als auch Spannungen, die durch geometrische Begrenzungen, wie z.B. Passivierungsschichten auf Mehrschichtfolien, verursacht werden. Wie für verschiedene Metallkombinationen gezeigt wurde, können intrinsische Spannungen die Thermodynamik beeinflussen, was zur Erzielung metastabiler Phasen und Mikrostrukturen genutzt werden könnte. Ob ähnliche Effekte unter mechanischen Belastungen beobachtet werden können, ist die zentrale Frage, die in diesem Projekt untersucht werden soll. Die Erkenntnisse sollen zur Gestaltung und Kontrolle der Phasenmorphologien und Mikrostrukturen genutzt werden. Darüber hinaus sollen neue oder metastabile Phasen und neue Prozesspfade identifiziert werden. Die folgenden Faktoren, die die Phasenumwandlungen beeinflussen, sollen untersucht werden: (i) Spannung und Verformung durch äußere Belastungen unter verschiedenen Belastungsbedingungen, einschließlich einachsiger Zug-, Biege-, Druck- und Kontaktbelastung, (ii) innere Spannungen, die durch äußere Begrenzungen verursacht werden. Die auftretenden Eigenspannungen werden durch thermomechanisch gekoppelte numerische Simulationen und Parameteridentifizierung durch inverse Modellierung in enger Zusammenarbeit mit Projekt P1 weiter ausgewertet. Abbildung P4.1 zeigt eine grafische Zusammenfassung des Projekts. Dieses Projekt wird die Frage des Einflusses angewandter mechanischer und thermomechanischer Spannungen auf die Phasenbildung und Stabilität bei verschiedenen Temperaturen für unterschiedliche Morphologien und Mikrostrukturen sowie auf die selbstausbreitende Umwandlung beantworten. Es trägt in Zusammenarbeit mit anderen Projekten zur Entwicklung von Modellen für die Vorhersage von umformungsgeprägten Materialien und zu einem erfolgreichen Mikrofügeprozess bei.