Prediciting Phase Stability of TiAl-based High Entropy Alloys from First-Principles

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Der Bedarf an Materialien, die die rauen Bedingungen bei Hochleistungsanwendungen standhalten müssen, ist in den letzten Jahren drastisch gestiegen. Aufgrund der vorausgesagten herausragenden Eigenschaften von Hochentropielegierungen (HEAs) bei hohen Temperaturen, hat diese Materialklasse die Aufmerksamkeit der Wissenschaft auf sich gezogen. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Phasenstabilität von TiAl basierten HEAs, nämlich TiAlNbV-Mo und TiAlNbV-Mn, mittels ab initio Berechnungen unter Verwendung der Dichtefunktionaltheorie, implementiert in VASP, untersucht. Das Ziel ist es Elemente für eine HEA zu finden, die die Bildung von einphasigen Mischkristallen begünstigen und keine Neigung besitzen sich in der Form von intermetallische Phasen zu entmischen. Die Information für die Phasenstabilität von HEAs liefert die Auswertung von Mischungsenergien. Als erstes wird die Stabilität der HEAs und deren möglichen Entmischungsprodukte bei 0 K betrachet. In weiterer Folge wird zusätzlich der stabilisierende Effekt der Entropie miteinbezogen, zuerst durch den Anteil der strukturmäßigen Entropie, gefolgt von der Schwingungsentropie, die durch das Debye Modell abgeschätzt wird. Zum Zwecke der Vergleichbarkeit werden auch Ergebnisse der Exact Muffin-Tin Orbitals (EMTO) Methode dargelegt. Die vorhergesagten Phasenstabilitäten werden im Licht von bereits in der Literatur existierenden Ergebnissen, welche die Entwicklung der Mikroustruktur vor und nach Wärmebehandlung zeigen, diskutiert. Im Großen und Ganzen konnte TiAlNbV-Mo als kinetisch stabilisierte HEA identifiziert werden, wohingegen sich TiAlNbV-Mn in kubisch raumzentrierte und in hexagonale Laves Phasen entmischt.

Details

Titel in ÜbersetzungÜberprüfung der Phasenstabilität von Hochentropielegierungen auf Basis von TiAl mittels ab initio Berechnungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung21 Okt. 2022
StatusVeröffentlicht - 2022