Mechanische Eigenschaften von einkristallinen kubisch-flächenzentrierten Hochentropielegierungen über einen sehr weiten Temperaturbereich

In dieser Arbeit wurde der temperaturabhängige Einfluss der Entropie auf die mechanischen Eigenschaften von einphasigen, kfz Mischkristallen mit äquiatomarer Zusammensetzung näher quantifiziert. Dies wurde durch die isolierte Untersuchung der Feinkorn- und Mischkristallhärtung realisiert. Die Umsetzung ist möglich, da die überlagernden Einflüsse von Ausscheidungen und Materialoxidation erfolgreich ausgeschlossen werden konnten. Einwirkende Korneffekte, wie Gleit- und Diffusionsvorgänge an den Korngrenzen, konnten durch gezielte Einstellung der Kornstruktur (fein zu grob) gesteuert und sogar durch die Verwendung von Einkristallen umgangen werden. Unter Verwendung von Vakuum als Prüfatmosphäre in den Hochtemperatur-Kriechversuchen (700-1200°C) bzw. durch die schnelle Verformungsrate bei den Warmzugversuchen (20-1000°C) konnte somit ein störender Oxidationseinfluss verhindert werden. Die Ergebnisse und gewonnenen Erkenntnisse dieser Arbeit ermöglichen letztlich ein besseres Verständnis für die materialspezifischen Vorgänge in Hoch- und Mittelentropielegierungen.

Entropieeinfluss: Durch die Verwendung der einphasigen Hochentropielegierung Cr20Mn20Fe20Co20Ni20 (at.%) und dem Vergleich mit dessen Derivaten Cr25Fe25Co25Ni25, Cr33Co33Ni33 und Fe50Ni50 (at.%) sowie mit reinem Ni, konnte nachgewiesen werden, dass sich die gesamte Entropie der Materialen am stärksten durch die Mischungsentropie ΔSmisch unterscheidet.

Einfluss der Legierungselemente und Stapelfehlerenergie: In den Zug-, Kriech und Härteexperimenten lieferte CrCoNi gegenüber CrMnFeCoNi bessere Kennwerte, was eindeutig belegt, dass die Entropie keinen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften besitzt. Hingegen stellt sich der Einfluss der Legierungselemente als entscheidender Faktor heraus.