Servicenavigation

Detailseite

Zurück

Projekt Druckansicht

Optimierung der mechanischen Eigenschaften von Varianten der Al10Co25Cr8Fe15Ni36Ti6-Legierung mit komplexer Zusammensetzung

Antragstellerinnen / Antragsteller Professor Dr.-Ing. Uwe Glatzel; Dr. Anna Manzoni, Ph.D.
Fachliche Zuordnung Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
Förderung Förderung von 2016 bis 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316699240
 
Erstellungsjahr 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt wurden die Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften und das Oxidationsverhalten von elf Legierungen mit komplexer Zusammensetzung auf Basis der Legierung Al10Co25Cr8Fe15Ni36Ti6 untersucht. Besonders interessierte das Verhalten der beiden Hauptphasen γ und γ', die durch eine würfelähnliche Morphologie gekennzeichnet sind, und das der dritten Phase, der Heuslerphase. Letztere kann je nach Zusammensetzung in verschiedenen Formen vorliegen oder, im Falle der Zugabe von W, fast vollständig unterdrückt werden. Von Superlegierungen ist bekannt, dass eine besonders kantige Form der γ'-Würfel oft in guten Kriecheigenschaften münden. Dies konnte auch in diesem Projekt an den Hochentropie- Legerungen bestätigt werden. Die Zugabe von Hf hat sich hier als besonders wirkungsvoll gezeigt: bei gegebener Kriechrate im Bereich von 10-6 bis 10-8 kann die Hf-Legierung Al9,5Co25Cr8Fe15Ni36Ti6 eine ~13% höhere Spannung ertragen als die Basislegierung. Abgesehen von den kantigen γ'-Ausscheidungen zeichnet sich die Hf-Legierung durch eine gleichmäßige Verteilung von rundlichen Heuslerphasen aus. Zusätzlich zu den Kriecheigenschaften werden auch die Zugeigenschaften durch Hf verbessert. Die Hf- Legierung ist von allen untersuchten diejenige mit den besten mechanischen Eigenschaften. Auch die Zugabe von W hat einen guten Einfluss auf die Kriecheigenschaften. Dies liegt allerdings weniger an der Form der γ'-Partikel - diese sind eher rundlich - sondern in der fast vollständigen Abwesenheit der Heuslerphase. Lediglich an den Korngrenzen können einige Heusler-Ausscheidungen gefunden werden. Dies äußert sich ein einem wesentlich höheren Norton-Exponenten als in allen anderen untersuchten Legierungen. Das dritte interessante Spurenelement ist Zr. Es wirkt sich besonders auf die Oxidationseigenschaften aus, die durch seine Zugabe verbessert werden. Die Massezunahme durch Oxidation ist in der Legierung mit Zr die geringste von allen untersuchten Legierungen. Auf die mechanischen Eigenschaften wirkt Zr ebenfalls positiv, allerdings nicht ganz so stark wie Hf. Die Kombination der erfolgreichsten Spurenelemente (Hf mit W / Hf mit Zr) zeigt eine fast erwartbare Linearität. Die Eigenschaften von Al9.25Co25Cr8Fe15Ni36Ti6Hf0.5W0.25 Al9.25Co25Cr8Fe15Ni36Ti6Hf0.25W0.5 liegen z.B. zwischen denen von Al9.2Co25Cr8Fe15Ni36Ti6Hf0.5 und Al9Co25Cr8Fe15Ni36Ti6W1. Die Kombination vor Zr und Hf führt zu einer noch größeren Gitterfehlpassung als in den Legierungen mit nur Zr und nur Hf und demnach werden auch noch bessere mechanische Eigenschaften erwartet. Die Zugabe von B, Zr und Mo und eine Änderung der Basislegierung von Al10Co25Cr8Fe15Ni36Ti6 zu Al6Co25Cr8Fe15Ni36Ti10 erwies sich insgesamt als nicht förderlich für die Eigenschaften der Materialfamilie. Als besonders interessant erwies sich in diesem Projekt der Einfluss der dritten, eigentlich "unerwünschten" Heuslerphase. Im Falle der Legierung mit Hf sorgt sie durch ihre rundliche Form sogar für eine zusätzliche Festigkeit. Sehr spannend ist auch die Tatsache, wie gering die Mengen des Spurenelements sind/sein können, und trotzdem einen großen Unterschied in den Eigenschaften bewirken.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

Zusatzinformationen

© 2026 DFG Kontakt / Impressum / Datenschutz

Textvergrößerung und Kontrastanpassung