Mechanische Spannungen und Mikrostruktur dünner TiNi- und Ti50Ni50-xCux-Formgedächtnisschichten

Harms, Henning

dc.contributor.advisor	Samwer, Konrad Prof. Dr.	de
dc.contributor.author	Harms, Henning	de
dc.date.accessioned	2013-01-31T08:11:22Z	de
dc.date.available	2013-01-31T08:11:22Z	de
dc.date.issued	2004-05-05	de
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F256-C	de
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-3651
dc.description.abstract	Die vorliegende Arbeit beschreibt das Herstellungsverfahren von dünnen Schichten der Formgedächtnislegierungssysteme TiNi und Ti50Ni50-xCux durch Kokondensation mittels Elektronenstrahlverdampfens im Ultrahochvakuum (UHV) und deren Charakterisierung. Die beim Wachstum der dünnen Schichten und bei der martensitischen Phasenumwandlung auftretenden Schichtspannungen werden mithilfe einer Zwei-Strahl-Lichtzeiger-Messapparatur in situ gemessen. Zusätzlich werden die Schichten mittels Röntgendiffraktometrie, Rastertunnelmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und energie-dispersiver Röntgenanalyse (EDX) mikrostrukturell untersucht. Die bei Substrattemperaturen unterhalb von 300°C amorph aufwachsenden dünnen Schichten zeichnen sich durch intrinsische mechanische Wachstumsspannungen und eine deutliche Oberflächenstrukturbildung in Abhängigkeit der Schichtdicke aus. Durch eine definierte Temperaturbehandlung im UHV entstehen durch Kristallisation der amorphen Ausgangsschichten sowohl TiNi- als auch Ti50Ni50-xCux-Formgedächtnisschichten mit Schichtdicken zwischen 75 nm und 300 nm. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen die Untersuchungen zum Einfluss der intrinsischen mechanischen Wachstumsspannungen und der Mikrostruktur der Ausgangsschichten, sowie der Einfluss der Cu-Substitution auf die martensitische Phasenumwandlung, um eine weitere Reduzierung der Dicke von Formgedächtnisschichten zu erreichen. Die Temperaturabhängigkeit der martensitischen Phasenumwandlung ist für alle untersuchten Formgedächtnisschichten mit der von Kompaktmaterialien vergleichbar. Die Hysteresbreite der Ti50Ni50-xCux-Formgedächtnisschichten ist mit maximal 5°C wesentlich geringer. Formgedächtnisschichten mit Dicken unterhalb von 75 nm können aufgrund der im TEM und EDX beobachteten diffusionsgesteuerten Phasenseparation nicht realisiert werden. Es wird ein Mechanismus der auftretenden Phasenseparation vorgeschlagen und es werden Möglichkeiten zur Verhinderung der Phasenseparation und damit zur weiteren Reduzierung der Schichtdicke von Ti50Ni50-xCux-Formgedächtnisschichten aufgezeigt.	de
dc.format.mimetype	application/pdf	de
dc.language.iso	ger	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/	de
dc.title	Mechanische Spannungen und Mikrostruktur dünner TiNi- und Ti50Ni50-xCux-Formgedächtnisschichten	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Mechanical stresses and microstructure of TiNi and Ti50Ni50-xCux shape memory thin films	de
dc.contributor.referee	Samwer, Konrad Prof. Dr.	de
dc.date.examination	2003-05-06	de
dc.subject.gok	RVC 000	de
dc.subject.gok	RVC 820	de
dc.subject.gok	RVI 000	de
dc.subject.gok	RVI 230	de
dc.subject.gok	RVT 100	de
dc.subject.gok	RVT 120	de
dc.description.abstracteng	This thesis describes the fabrication process of TiNi and Ti50Ni50-xCux shape memory thin films by means of cocondensation via electron beam evaporation in UHV and their characterisation. During film growth and martensitic transformation the mechanical stresses are measured in situ by an optical two laser beam deflection setup. In addition the films are microstructurally investigated by using x-ray diffraction, scanning tunnelling microscopy, transmission electron microscopy (TEM), and energy dispersive x-ray analysis (EDX). The growth of the amorphous thin films is characterised at substrate temperatures below 300°C by intrinsic mechanical stresses and a pronounced structure formation depending on film thickness. The amorphous as deposited TiNi and Ti50Ni50-xCux films with thicknesses between 75 nm and 300 nm crystallises in a defined annealing process and show shape memory behaviour afterwards. The main topic of this thesis is to study the influence of the intrinsic mechanical stresses and the microstructure of the as deposited films as well as of the Cu substitution on the martensitic transformation in order to further decrease the thickness of the shape memory films. For all investigated shape memory films the temperature dependency is similar compared to bulk material and the temperature hysteresis of Ti50Ni50-xCux shape memory films is much smaller compared to bulk material (below 5°C). Shape memory films with thicknesses below 75 nm cannot be realised due to the phase separation studied in TEM and EDX. A diffusion triggered mechanism of the phase separation is presented and suggestions to prevent this phase separation and to achieve a further decrease of the thickness of Ti50Ni50-xCux shape memory thin films are given.	de
dc.contributor.coReferee	Krebs, Hans-Ulrich Prof. Dr.	de
dc.subject.topic	Mathematics and Natural Science	de
dc.subject.ger	Formgedächtniseffekt	de
dc.subject.ger	Formgedächtnislegierung	de
dc.subject.ger	Martensitische Phasenumwandlung	de
dc.subject.ger	TiNi	de
dc.subject.ger	TiNiCu	de
dc.subject.ger	Dünne Schichten	de
dc.subject.ger	Mechanische Spannungen	de
dc.subject.ger	Mikrostruktur	de
dc.subject.ger	Phasenseparation	de
dc.subject.ger	UHV	de
dc.subject.ger	Elektronenstrahlverdampfen	de
dc.subject.ger	Rastertunnelmikroskopie	de
dc.subject.ger	Röntgendiffraktometrie	de
dc.subject.ger	Transmissionselektronenmikroskopie	de
dc.subject.eng	Shape Memory Effect. Shape Memory Alloy	de
dc.subject.eng	Martensitic Transformation	de
dc.subject.eng	TiNi	de
dc.subject.eng	TiNiCu	de
dc.subject.eng	Thin Films	de
dc.subject.eng	Mechanical Stresses	de
dc.subject.eng	Microstructure	de
dc.subject.eng	Phase Separation	de
dc.subject.eng	UHV	de
dc.subject.eng	Electron Beam Evaporation	de
dc.subject.eng	Scanning Tunneling Microscopy	de
dc.subject.eng	X-Ray Diffraction	de
dc.subject.eng	Transmission Electron Microscopy	de
dc.subject.bk	33.68	de
dc.subject.bk	51.45	de
dc.subject.bk	33.66	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-233-0	de
dc.identifier.purl	webdoc-233	de
dc.identifier.ppn	390571490	de

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