Mikrostruktur, mechanische Eigenschaften und Oxidationsverhalten von Legierungen mit komplexer Zusammensetzung (Hochentropie-Legierungen)

In dieser Arbeit wurde die Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften und das Oxidationsverhalten von zwei optimierten Legierungen mit komplexer Zusammensetzung (Die kfz-Legierung Al8Co17Cr17Cu8Fe17Ni33 und krz-Legierung Al23Co15Cr23Cu8Fe15Ni15), untersucht. Die Mikrostruktur der kfz-Legierung weist kfz-Mischkristall als Matrix und ?´-Ausscheidungen auf. Im Gegensatz dazu ist die Matrix der krz-Legierung eine B2 Phase als Matrix und krz Ausscheidungen. Die Phasen wurden mit Hilfe der Software Thermo-Calc berechnet und stimmen gut mit den experimentell bestimmten Phasen in den Mikrostrukturen der beiden Legierungen überein. Die Bildung des kfz Mischkristalls als Hauptphase in der kfz-Legierung verbessert die Duktilität und reduziert die Festigkeit. Unter Zugbelastung zeigt die kfz-Legierung im Gusszustand eine relativ niedrige Festigkeit (Rm = 559 MPa bei RT) und eine hohe Duktilität (Ag = 9,0%). Sowohl Festigkeit als auch Duktilität nehmen bei 500°C ab (Rm = 334 MPa, Ag = 0,7%). Aufgrund des spröden Verhaltens der krz-Legierung konnten keine Zugproben hergestellt werden. Ebenso wäre ein Einbau in eine Zugprüfvorrichtung und Prüfung im Zug nicht möglich. Für alle Legierungen konnten Druckversuche durchgeführt worden, wobei die krz-Legierung die höchste Druckfestigkeit bei RT Rp0,2 = 1200 MPa mit einer Bruchdehnung A = 2,0% zeigt. Die niedrigste Druckfestigkeit wurde für die kfz-Legierung mit Rp0,2 = 380 MPa und hoher Duktilität (Bruchdehnung über 9,0%). Alle untersuchten Legierungen zeigen eine geringe Massezunahme durch den Oxidationsprozess an Luft bei 800°C für 200 h und folgen einer parabolischen Oxidationskinetik. Die dreigeteilte Oxidschicht der kfz-Legierung besteht aus Fe- und Ni-Oxid als äußere Schicht, Cr-Oxid als mittlere Schicht und Al-Oxid als innere Schicht. Im Gegensatz dazu bildet die krz-Legierung nur eine Oxidschicht, die aus Al-Oxid besteht. Die Massezunahme der kfz-Legierung bei einer Oxidation bei 1000°C für 200 h bleibt ebenfalls gering und folgt einer sub-parabolischen Kinetik. Sie weist Cr-Oxid als äußere Schicht und Al-Oxid als innere Schicht auf. Die oxidierte krz-Legierung zeigt infolge der Bildung von Al-Oxid starke Abplatzung. Es wurde nachgewiesen, dass die Mikrostruktur von Legierungen mit komplexer Zusammensetzung optimiert werden kann, um die mechanischen Eigenschaften und das Oxidationsverhalten bei hohen Temperaturen zu verbessern.