Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde

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

M.Sc. Stephan Laube

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