Evaluation of Microstructure and Mechanical Properties of a Precipitation Strengthened Compositionally Complex Alloy
Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und Habilitationsschriften › Dissertation
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Abstract
Das Ziel dieser Arbeit ist es, neue Einblicke in die vielversprechenden Zusammensetzungen, sowie Prozessrouten und Bedingungen für eine optimale Mikrostruktur und der zugehörigen Eigenschaften von ausscheidungsverstärkten ¿compositionally complex alloys¿, die auf dem Konzept der Hochentropie-Legierungen beruhen, zu gewinnen. Die Motivation für die detaillierte Untersuchung solcher Legierungen ist, dass sie das Potential haben, ähnliche mechanische Langzeiteigenschaften wie derzeit verwendete moderne metallische Werkstoffe für Hochtemperatur Anwendungen zu zeigen, allerdings sogar bei höheren Temperaturen als die konventionellen Legierungen. Schlussendlich wird angestrebt, dass man damit höhere Einsatztemperaturen, und damit erhöhte Effizienz in Turbinen für die Luftfahrt und die Energiegewinnung, erzielt. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde eine vielversprechende ausscheidungsgehärtete ¿compositionally complex alloy¿ mit einer Matrix Phase mit hoher Entropie aus der Literatur ausgewählt. Testproben dieser Legierung (mit leichten chemischen Variationen) wurden in industrierelevanter Größe über verschiedene Methoden hergestellt und mit fortschrittlichen Methoden in Bezug auf die Evolution der Phasen und der mechanischen Eigenschaften entlang der Prozessroute untersucht. Außerdem wurden, in Kooperation mit Partnern, Dichtefunktionaltheorie (DFT) Berechnungen für die Matrix Phase in unterschiedlichen Prozesszuständen durchgeführt, um relevante Eigenschaften vorherzusagen. Die wichtigsten Ergebnisse sind: Die Testlegierungen können bei 1150°C effektiv homogenisiert werden, ohne dass schädliche Phasen in der Legierung zurückbleiben. Die Untersuchung des Ausscheidungsverhaltens zeigt eine sehr schnelle Ausscheidung der ¿¿ Phase, sogar nach Abschrecken der Probe von der Lösungsglühtemperatur in Wasser, und eine langsame Vergröberungs-Kinetik der ausgeschiedenen Phase während der Auslagerung. Die Vorhersage der Fließgrenze durch moderne Modelle stimmt gut mit den experimentellen Ergebnissen überein, allerdings kann eine erhöhte Antiphasengrenzflächen-Energie in den Ausscheidungen im Vergleich zum vorhergesagten Wert vermutet werden. Die experimentellen Untersuchungen weisen auf vielversprechende Druck-Fließgrenzen bei erhöhten Temperaturen hin, vor allem für die Gusslegierung nach einem zweistufigen Umformprozess, was das erhebliche Potential dieser Legierung bei erhöhten Temperaturen zeigt. Außerdem können von den computerbasierten Ergebnissen für die Bildungsenergie, den E-Modul oder der kritischen Scherspannung, eine hohe thermodynamische Stabilität und gute mechanische Eigenschaften in der Matrixphase der Legierung erwartet werden.
Details
Titel in Übersetzung | Evaluierung des Mikrogefüges und der mechanischen Eigenschaften einer ausscheidungsgehärteten Compositionally Complex Alloy |
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Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dr.mont. |
Gradverleihende Hochschule | |
Betreuer/-in / Berater/-in |
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Status | Veröffentlicht - 2023 |