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Phasenumwandlungsinduzierte Topografieentwicklung auf NiTi-Formgedächtnislegierungen : Einfluss auf die Integrität dünner Polyelektrolytbeschichtungen
Erscheinungsjahr
2011
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 20.12.2011
Paderborn, Univ., Diss., 2011
ger: In der vorliegenden Arbeit wurde die Verformbarkeit dünner Polyelektrolytschichten auf pseudoelastisch verformbaren NiTi-Substraten untersucht. Substratseitig wurden dabei insbesondere phasenumwandlungsinduzierte Topografieausbildungen als mögliche Einflussgröße auf die Defektbildung in applizierten Polyelektrolytfilmen charakterisiert. Polyelektrolytschichten bestehend aus Polyallylaminhydrochlorid (PAH) und Polyacrylsäure (PAA) wurden im Layer by Layer-Verfahren auf Substratoberflächen appliziert. Neben unmodifizierten Filmen wurden auch wärmebehandelte und durch Einbinden von organophilen Schichtsilikaten modifizierte Filme hergestellt. In einem in-situ Versuchsaufbau wurde durch Kombination aus hochauflösender Mikroskopie und pseudoelastischer Substratverformung Defektbildung in den Polyelektrolytfilmen in verschiedenen Umgebungsmedien bestimmt. Die Korrelation mikrostruktureller Substrateigenschaften, der lokalen Dehnungs- und Topografieausbildung und der Schichtdefekte zeigte, dass Filmschädigung vorwiegend durch korn- oder phasengrenzeninduzierte Topografieausbildung unter zyklischen Belastungen entsteht. Aufgrund einer Plastifizierung der Filme durch Wasserabsorption und Assoziation von Salzionen wurde die höchste Verformbarkeit der Polyelektrolytfilme in salzhaltiger Lösung detektiert. Durch Einbinden von organophilen Schichtsilikaten konnte die Verformbarkeit der Polyelektrolytfilme derart verbessert werden, dass unter den gewählten Belastungsparametern keine Defektbildung beobachtet werden konnte.
eng: The present study characterizes the formability of thin polyelectrolyte coatings applied on pseudoelastic NiTi-alloys. Due to their impact on the formation of defects in applied coatings, phase transformation induced topographies emerging on NiTi-substrates were thoroughly characterized. Polyelectrolyte films were deposited on electropolished surfaces from polyallylamine hydrochloride (PAH) and polyacrylic acid (PAA) solutions, using the layer by layer technique. Furthermore, PAH/PAA polyelectrolyte films were modified by heat treatment and incorporation of exfoliated organophile phyllosilicates. Defect formation within the films in different environments was subsequently detected by means of an in-situ experimental approach, combining cyclic pseudoelastic deformation of the substrates with high resolution microscopy techniques. By correlating microstructural properties, local strains and topographies with the observed defect formation, defects were revealed to emerge predominantly within areas of cyclically recurring phase- or grain boundary induced topographies. Topography height differences were related to the pronounced strain anisotropy of the NiTi-alloy as well as geometric effects across phase boundaries. Caused by water absorption and interactions with salt ions, a distinct increase of ductility was observed, bringing about highest formability of the films when exposed to Hanks solution. Heat treatment induced covalent bonding resulted in a drastic reduction of the film formability. By contrast, incorporation of silicates increased the formability at such a magnitude that no detectable defects emerged under the pseudoelastic deformations applied in the present study.