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Reducing plastic anisotropy through stress induced martensitic transformation in an additively manufactured metastable medium entropy alloy

  • Powder bed fusion laser beam (PBF-LB) is particularly effective for fabricating compositionally complex alloys such as high-entropy alloys (HEAs) or medium-entropy alloys (MEAs). Fabricating non-equiatomic metastable MEAs using PBF-LB can lead to the formation of unique microstructures that enhance the mechanical performance of these alloys. Nevertheless, plastic anisotropy in materials prepared by additive manufacturing routes including PBF-LB remains to be a technical challenge. This work presents the fabrication of a metastable non-equiatomic Co45Cr25(FeNi)30 MEA using PBF-LB. As-printed samples exhibited the formation of nano-scaled ε-martensite (HCP) phase along with the FCC phase. The HCP phase exhibited Shoji-Nishiyama orientation relationship with the FCC phase. High energy synchrotron X-ray diffraction (HEXRD) and electron backscatter diffraction (EBSD) in-situ tensile testing were employed to investigate the influence of the HCP phase on the alloy's deformation behavior. ThePowder bed fusion laser beam (PBF-LB) is particularly effective for fabricating compositionally complex alloys such as high-entropy alloys (HEAs) or medium-entropy alloys (MEAs). Fabricating non-equiatomic metastable MEAs using PBF-LB can lead to the formation of unique microstructures that enhance the mechanical performance of these alloys. Nevertheless, plastic anisotropy in materials prepared by additive manufacturing routes including PBF-LB remains to be a technical challenge. This work presents the fabrication of a metastable non-equiatomic Co45Cr25(FeNi)30 MEA using PBF-LB. As-printed samples exhibited the formation of nano-scaled ε-martensite (HCP) phase along with the FCC phase. The HCP phase exhibited Shoji-Nishiyama orientation relationship with the FCC phase. High energy synchrotron X-ray diffraction (HEXRD) and electron backscatter diffraction (EBSD) in-situ tensile testing were employed to investigate the influence of the HCP phase on the alloy's deformation behavior. The presence of the HCP phase initiates stress-induced martensitic transformation well below the macroscopic yield strength. This transformation led to the non-linear stress and strain response for the FCC phase. Further straining resulted in significant load partitioning, with the HCP phase taking the majority of the load as it formed, significantly strain hardening the alloy and reducing the plastic anisotropy induced by texture in the as-printed material.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Sri Bala Aditya Malladi, Tatiana Mishurova, Vishnu Anilkumar, Bharat Mehta, Alexander EvansORCiD, Kumar Babu Surreddi
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Materials Science and Engineering
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.5 Röntgenbildgebung
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier B.V.
Jahrgang/Band:933
Aufsatznummer:148308
Erste Seite:1
Letzte Seite:10
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Additive Manufacturing; Mechanical Properties; Neutron Diffraction; Residual stress; X-ray computed tomography
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Additive Fertigung
DOI:10.1016/j.msea.2025.148308
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-630588
ISSN:1873-4936
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:07.05.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:07.05.2025
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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