Mechanisches Verhalten und Verformungsmechanismen in einer einphasigen, kubisch-flächenzentrierten VMnFeCoNi Hoch-Entropie Legierung

• Antragsteller: Dr.-Ing. Aditya Srinivasan Tirunilai
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553555345

Das vorliegende Projekt zielt auf eine umfassende Analyse der physikalischen und mechanischen Eigenschaften sowie des allgemeinen Verformungsverhaltens der äquiatomischen Hochentropie-Legierung VMnFeCoNi ab. In den vorbereitenden Untersuchungen wurde die Legierung im Grundzustand mit einem einphasigen, kubisch-flächenzentrierten (kfz) Gefüge synthetisiert, was erstmalig erreicht werden konnte. Die Neuheit liegt nicht nur in der Einphasigkeit der Legierung, von der bisher angenommen wurde, dass sie nur als zweiphasige Mikrostruktur (kfz+σ) existiert, sondern auch in ihren hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Das vorliegende Projekt strebt an, fundierte Erkenntnisse über diese vielversprechende Strukturlegierung zu gewinnen. Basierend auf vorläufigen Ergebnissen, übertreffen die Eigenschaften der Legierung bei Raumtemperatur (RT), einschließlich der Streckgrenze, der Kaltverfestigungsrate und der Duktilität, jene der umfassend untersuchten Cantor-Legierung (CrMnFeCoNi). Darüber hinaus zeigt die mikrostrukturelle Charakterisierung nach dem Bruch, dass VMnFeCoNi bei RT ausschließlich eine versetzungsbasierte Verformung erfährt und überraschenderweise keine Zwillingsbildung oder umwandlungsinduzierte Plastizität (TWIP oder TRIP), trotz seiner hervorragenden Kaltverfestigung und der Kombination von Festigkeit und Duktilität. Tatsächlich wurden TWIP und TRIP bisher als Voraussetzungen für derartige Eigenschaften betrachtet, wie sie insbesondere im Verformungsverhalten der Cantor-Legierung und ihrer Untergruppen, vor allem CrCoNi, beobachtet werden. Daher stehen die Ursachen für die starke und stabile Kaltverfestigung von VMnFeCoNi bei RT sowie die Möglichkeit von TWIP/TRIP bei niedrigeren Temperaturen im Fokus des Interesses. Darüber hinaus erfordert eine umfassende Analyse die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften (thermophysikalische Eigenschaften, elastische Konstanten, Stapelfehlerenergie (SFE)), da ohne diese die mechanischen Eigenschaften nicht effektiv rationalisiert werden können. In Anbetracht der Tatsache, dass sich eine Nahordnung (SRO) bilden kann, wie dies bei anderen V-haltigen Legierungen vermutet wird, werden (i) das Vorhandensein von SRO in VMnFeCoNi und (ii) ihre möglichen Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften untersucht. Vorläufige Daten deuten darauf hin, dass das Verformungsverhalten von VMnFeCoNi und VCoNi besser ist als das von CrMnFeCoNi bzw. CrCoNi. Dies motiviert zu einem systematischen Vergleich dieser Legierungen, um die Auswirkungen von V und Cr auf Mischkristallhärtung, SFE, aktive Verformungsmechanismen usw. zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Jean-Charles Stinville, Ph.D.