A laboratory total scattering approach for studying short-range order in a novel precipitation-strengthened compositionally complex alloy

Ausscheidungsgehärtete chemisch komplexe Legierungen, die auf der neuartigen Werkstoffklasse der Hochentropie-Legierungen basieren, zeigen hohes Potenzial für anspruchsvolle Anwendungen mit hoher mechanischer Belastung und hohen Temperaturen. Einige ihrer Eigenschaften wie das gezahnte plastische Fließen sind jedoch sonderbar. Die Nahordnung von Elementen wie Ni und Ti könnte diese sonderbaren Eigenschaften erklären. Eine Methode zur Untersuchung solch lokaler Phänomene, die in den letzten Jahren große Bedeutung gewonnen hat, ist die Analyse der totalen Röntgenstreuung oder auch der Paarverteilungsfunktion. In der vorliegenden Arbeit wird zunächst ein Labor-Ansatz zur Messung der Paarverteilungsfunktion vorgestellt, der an der Materials Center Leoben Forschung GmbH entwickelt wurde. Die generierten Labordaten für Ni-Pulver wurden mit Erfolg anhand von Vergleichsdaten aus Streuexperimenten mit Synchrotron-Strahlung validiert. Das zweite Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung von Ordnungsphänomenen, insbesondere der möglichen Nahordnung, in einer binären Legierung der Zusammensetzung Ni-11 wt.% Ti sowie in einer ausscheidungsgehärteten chemisch komplexen Legierung mit Hilfe des vorgestellten Labor-Ansatzes. Dazu wird die Strukturverfeinerung mit Hilfe der Rietveld-Methode sowie anhand der Paarverteilungsfunktion in Kombination mit Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersiver Röntgenspektroskopie genutzt. Damit konnte die Entwicklung der ¿¿-Ausscheidung in der chemisch komplexen Legierung im Detail untersucht werden. Die Ergebnisse zeigen frühe Stadien der ¿¿-Ausscheidung in den am schnellsten abgeschreckten Zuständen der Legierung, die als Nahordnungsbereiche und Vorstufen der weiteren ¿¿-Ausscheidung interpretiert werden. Die Analyse der Paarverteilungsfunktion zeigte indirekte Beweise für den Übergang von Nahordnungsbereichen zu ferngeordneten ¿¿-Ausscheidungen in der untersuchten chemisch komplexen Legierung. Daher zeigt die vorliegende Arbeit, dass der präsentierte Labor-Ansatz zur Messung der Paarverteilungsfunktion eine wertvolle Methode zur Untersuchung der lokalen atomaren Struktur in polykristallinen Materialien ist ¿ von chemisch einfachen bis hin zu chemisch komplexen Systemen.