Correlation of process conditions, microstructure and mechanical properties of magnetron sputtered equiatomic CrMnFeNiCo alloys

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Die Zersetzung von Phasen sowie die Bildung von Zweitphasen-Ausscheidungen in CrMnFeCoNi Hoch-Entropie Legierungen sind wichtige Phänomene die es wert sind genauer untersucht zu werden, da jede thermische Instabilität der Legierung ihre Eigenschaften signifikant beeinflusst. Um eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der CrMnFeCoNi Legierung im Betrieb bei höheren Temperaturen vermeiden zu können, ist es essenziell notwendig die Mikrostruktur sowie die Temperaturabhängigkeit der Ausscheidungskinetik zu verstehen. Im Zuge dieser Arbeit wurde eine CrMnFeCoNi Legierung mit equiatomarer Zusammensetzung mittels physikalischer Gasphasenabscheidung bei unterschiedlichen Beschichtungstemperaturen von 50 bis 450°C synthetisiert, wobei eine multilagige Schicht mit komplexer Struktur erzeugt wurde. Die Wachstumsbedingungen jeder Teilschicht entsprachen dabei jeweils einer bestimmten Temperatur, für die eine Phasen(in)stabilität berichtet wurde. Dieser kombinatorische Ansatz ermöglichte die rasche Untersuchung der Bildung von Ausscheidungen in Abhängigkeit von der Mikrostruktur und der Temperatur, wodurch Einblicke in die optimalen Prozessbedingungen und Mikrostruktur von thermisch stabilen CrMnFeCoNi Legierungen gewonnen wurden. Es wurde entdeckt, dass sich bei Temperaturen unter 200°C keine Ausscheidungen bilden, wohingegen es bei höheren Temperaturen zu einer ausgeprägten Bildung von Ausscheidungen kommt, wobei die Größe und der Volumenanteil der Ausscheidungen mit der Korngröße korrelierten. Weiters wurden, um die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften der bei unterschiedlichen Temperaturen abgeschiedenen Teilschichten miteinander in Beziehung bringen zu können, ausgewählte Teilschichten der multilagigen Struktur zusätzlich in Form von einlagigen Schichten abgeschieden und mittels Röntgenbeugung und Nanoindentation charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften der Legierung stark von der Mikrostruktur der Schichten abhängen, da das Vorhandensein von Ausscheidungen offenkundig die Verformung der Legierung unter Belastung beeinflusst.

Details

Titel in ÜbersetzungZusammenhang zwischen Prozessbedingungen, Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften bei magnetrongesputterten, equiatomaren CrMnFeCoNi-Legierungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung25 Jun 2021
StatusVeröffentlicht - 2021