Ab initio discovery of novel hydride phases in NiTi shape memory alloys

Titel in Übersetzung: Ab Initio Untersuchungen von neuartigen Hydridphasen in NiTi Formgedächtnislegierungen

Anna Paulik

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

226 Downloads (Pure)

Abstract

Die Formgedächtnislegierung NiTi zeichnet sich durch ihre hervorragende Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit für Anwendungen in der Medizintechnik, insbesondere als Implantatwerkstoff, aus. Kenntnis über seine Eigenschaften und Wechselwirkungen mit anderen Elementen sind entscheidend für eine sichere Anwendung des Materials. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung von NiTi-Hydriden unter Zuhilfenahme der Dichtefunktionaltheorie und des VASP-Codes. Basierenden auf experimentellen Ergebnissen wurden Strukturmodelle für verschiedene Wasserstoffkonzentrationen und -verteilungen erstellt. Die Bildungsenergie wurde berechnet und mit den Strukturmodellen verglichen, um die stabilste Hydridstruktur zu finden. Darüber hinaus wurden die optimalen Gitterparameter für eine Superzelle, die in einer B2 Matrix stabilisiert ist, über eine manuelle und eine automatische Strukturoptimierung berechnet. Für einige der möglichen Hydridstrukturen wurden die elastischen Konstanten berechnet, um die mechanische Stabilität beurteilen zu können. Außerdem wurden Beugungsbilder simuliert und mit Experimenten verglichen. Durch den Vergleich der verschiedenen Modelle konnten einige potenziell mechanisch und energetisch stabile Strukturen identifiziert werden. Darüber hinaus wurde eine Phasenumwandlung (Formänderung der Einheitszelle) in Abhängigkeit des hydrostatischen Drucks (Volumen) vorhergesagt. Obwohl druckinduzierte Phasenumwandlungen bereits in reinem NiTi beobachtet wurden, legt diese Beobachtung die Vermutung nahe, dass NiTiH ein komplexeres Verhalten aufweist.
Titel in ÜbersetzungAb Initio Untersuchungen von neuartigen Hydridphasen in NiTi Formgedächtnislegierungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Holec, David, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung31 März 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Dichtefunktionaltheorie
  • Nitinol
  • Struktursimulation
  • Phasenstabilität
  • Formgedächtnislegierung
  • Hydridphasen
  • NiTiH

Dieses zitieren