funktionelle Gradientenwerkstoffe

funktionẹlle Gradiẹntenwerkstoffe,

 

Werkstoffe, deren Zusammensetzung, Struktur und Gefüge vom Volumeninneren zur Oberfläche ein Gefälle aufweist. Die Gradierung kann stufenweise oder kontinuierlich vorhanden sein; der gradierte Bereich erstreckt sich über wenige Mikrometer. In allen Fällen bestimmt die Gradierung die gesamtfunktionellen, also die elektrischen, optischen, magnetischen oder auch biologischen Eigenschaften des Werkstoffes. Diese Wesensmerkmale können allein oder in Kombination auftreten. Liegt nur eine Gradierung in der chemischen Zusammensetzung vor, dann nimmt bei den meisten funktionellen Gradientenwerkstoffen die Konzentration des Legierungselementes vom Volumeninneren zur Oberfläche hin zu. Bei lückenloser Mischbarkeit der Matrix mit dem Legierungselement ist mit der Gradierung keine Strukturänderung verbunden. Ist die Löslichkeit nur beschränkt, so wird der Konzentrationsgradient von Strukturänderungen (Änderungen in der Anordnung der atomaren Bausteine) begleitet. In Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren können mit der Legierungsbildung auch Gradierungen in Bezug auf die Realstruktur (Gitterdefekte) hinzukommen, die im Falle zweidimensionaler Fehler zu einem gradierten Gefügeaufbau führen. Bei Nichtmischbarkeit beziehungsweise beschränkter Mischbarkeit der Komponenten ist das gradierte Werkstoffvolumen mehrphasig. Vielfach werden derartige Systeme aus Multischichten aufgebaut. Funktionelle Gradientenwerkstoffe können sowohl aus Metallen als auch aus Polymeren sowie anorganisch-nichtmetallischen Materialien allein oder in Form von Verbunden aufgebaut sein.