Entwicklung und Charakterisierung von konfigurationsentropiestabilisierten Legierungen (High-Entropy Alloys) auf Refraktärmetallbasis für Hochtemperaturanwendungen

Motivation

Nickelbasis-Superlegierungen sind die derzeitig bevorzugte Werkstoffgruppe für Hochtemperaturanwendungen in Gasturbinen. Der Temperaturanwendungsbereich der Nickelbasislegierungen ist jedoch wegen deren Schmelzpunkt (ca. 1450 °C) trotz Kühl- und Wärmedämmvorrichtungen limitiert. Konfigurationsentropiestabilisierte Legierungen auf Refraktärmetallbasis sollen den Temperaturanwendungsbereich der Nickelbasislegierungen übersteigen.

Ziele

Schmelzmetallurgische Herstellung von konfigurationsentropiestabilisierten Legierungen der Zusammensetzung Ta-Mo-Cr-Ti-Al-X
Stabilisierung eines einphasigen, homogenen Mischkristalls oder eines zweiphasigen Gefüges durch gezielte Wärmebehandlungen
Ermittlung von reproduzierbaren mechanischen Kennwerten zur Bewertung der Legierungen hinsichtlich Hochtemperaturanwendungen
Verständnis der Verfestigung durch den verzerrten Mischkristall sowie die Ausscheidung von geordneten Phasen

Untersuchungen

Bewertung der Legierungsqualität durch O-/N-Analyse zur Untersuchung der Materialreinheit und durch nasschemische Analyse zur exakten Bestimmung der Legierungszusammensetzung
Thermische Analyse zur Bestimmung und Charakterisierung von Phasenübergängen
Zug-, Druck- und Kriechversuche sowie Härtemessungen zur Ermittlung mechanischer Kennwerte
Mikrostrukturuntersuchungen des gegossenen, wärmebehandelten und verformten Zustands durch Beugungsverfahren und mikroskopische Charakterisierungsmethoden