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Wasserstoffdiffusion und lokale Volta-Potentiale in Hoch- und Mittelentropie-Legierungen

  • Hochentropie-Legierungen (HEAs) zeichnen sich durch einen Mischkristall-System aus mindestens fünf und Mittelentropie-Legierungen (MEAs) durch mindestens drei Hauptlegierungselemente aus, in äquiatomarer Zusammensetzung. Sie zeigen außergewöhnliche Anwendungseigenschaften, wie z.B. hohe Festigkeit, Duktilität oder Korrosionsbeständigkeit. Zukünftige HEA/MEA-Komponenten aufgrund ihrer Eigenschaften für wasserstoffhaltige Umgebungen (wie Behälter für kryogene oder Hochdruckspeicherung) von Interesse. Daher ist die Bewertung der Wasserstoffabsorption und die Diffusion in diesen Materialien von großer Bedeutung. Dazu wurden in unserer Studie eine CoCrFeMnNi-HEA und eine CoCrNi-MEA untersucht. Die Proben wurden elektrochemisch mit Wasserstoff beladen. Für die Ermittlung des Wasserstoffdiffusionsverhaltens wurde die thermische Desorptionsanalyse (TDA) mit unterschiedlichen Heizraten bis zu 0,250 K/s angewandt. Die nachfolgende Peakentfaltung der Signale führte zuHochentropie-Legierungen (HEAs) zeichnen sich durch einen Mischkristall-System aus mindestens fünf und Mittelentropie-Legierungen (MEAs) durch mindestens drei Hauptlegierungselemente aus, in äquiatomarer Zusammensetzung. Sie zeigen außergewöhnliche Anwendungseigenschaften, wie z.B. hohe Festigkeit, Duktilität oder Korrosionsbeständigkeit. Zukünftige HEA/MEA-Komponenten aufgrund ihrer Eigenschaften für wasserstoffhaltige Umgebungen (wie Behälter für kryogene oder Hochdruckspeicherung) von Interesse. Daher ist die Bewertung der Wasserstoffabsorption und die Diffusion in diesen Materialien von großer Bedeutung. Dazu wurden in unserer Studie eine CoCrFeMnNi-HEA und eine CoCrNi-MEA untersucht. Die Proben wurden elektrochemisch mit Wasserstoff beladen. Für die Ermittlung des Wasserstoffdiffusionsverhaltens wurde die thermische Desorptionsanalyse (TDA) mit unterschiedlichen Heizraten bis zu 0,250 K/s angewandt. Die nachfolgende Peakentfaltung der Signale führte zu Hochtemperatur-Desorptionsspitzen und Wasserstofftrapping auch über 280°C. Eine resultierende Gesamtwasserstoffkonzentration > 40 ppm wurde für den MEA ermittelt und > 100 ppm für den HEA. Dies deutet auf zwei wichtige Effekte hin: (1) verzögerte Wasserstoffdiffusion und (2) eine beträchtliche Menge an getrapptem Wasserstoff auch bei hoher Temperatur. Beide Effekte können hinsichtlich einer wasserstoffunterstützten Rissbildung kritisch werden, dies erfordert jedoch weitere Untersuchungen. Zusätzlich erfolgte die Bestimmung des lokalen Volta-Potentials mittels hochauflösender Kelvin-Sonden-Kraft-Mikroskopie (SKPFM). Die ermittelten Scans zeigen einen bestimmten Einfluss der Wasserstoffbeladung auf die Potentiale.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Michael RhodeORCiD
Koautor*innen:Annica Wetzel, Özlem Özcan Sandikcioglu, Jonathan Nietzke, Tim Richter, Dirk Schröpfer
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2020
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.2 Material- und Oberflächentechnologien
9 Komponentensicherheit
9 Komponentensicherheit / 9.0 Abteilungsleitung und andere
9 Komponentensicherheit / 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Diffusion; High-entropy alloy; Scanning kelvin probe force microscopy; Thermal desorption analysis; Wasserstoff
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Material
Material / Degradation von Werkstoffen
Veranstaltung:Symposium on Materials and Joining Technology
Veranstaltungsort:Online meeting
Beginndatum der Veranstaltung:07.09.2020
Enddatum der Veranstaltung:08.09.2020
Zugehöriger Identifikator:https://opus4.kobv.de/opus4-bam/frontdoor/index/index/searchtype/latest/docId/51168
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:09.09.2020
Referierte Publikation:Nein
Eingeladener Vortrag:Nein
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