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The high-temperature corrosion behavior of the medium-entropy alloy Cr33Co33Ni33 (MEA) and the high-entropy alloy Fe20Cr20Co20Ni20Mn20 (HEA) in a mixed gas atmosphere of 10% H2O-2% O2 -0.5% SO2 + Ar as carrier gas [Vol.%] at 800 °C with duration times of t = 24h, 48h and 96h was investigated. Both alloys have a single-phase fcc microstructure. The oxidation kinetics of the HEA-CrMnFeCoNi roughly followed a linear rate law and a slow oxide growth was observable for the MEA-CrCoNi. The scale thickness of the corrosion layer in the quinary alloy increased with exposure time, while the scale thickness in the ternary alloy remained constant at around 1 µm. The MEA-CrCoNi developed a protective Cr2O3 layer with minor buckled parts. Co,Ni-chromite (Co,Ni)Cr2O4 was detected by XRD in minor amounts. The scale on HEA-CrMnFeCoNi displayed a triplex structure of a thin, continuous, inner Cr2O3 layer, a dense, intermediate Mn3O4 layer, and a thick, outer, porous layer consisting of Mn3O4 and MnSO4. Sulphides were only identified in the matrix of HEA-CrMnFeCoNi. Thermodynamic equilibrium calculations with FactSage (Log(S2) vs. Log(O2), ΔG of reactions) are in good agreement with these observations. The intense diffusion of Cr in the ternary alloy leads to an immediate formation of a protective Cr2O3 layer. The fast diffusion of Mn through the bulk HEA material and through the formed Cr2O3 layer compared to the other alloying elements is considered as the rate-limiting process.
Cr2O3, CrCl3, α-CrF3, CrF3·3H20 and Cr(OH)3 were investigated by x-ray photoelectron (XPS) and x-ray excited Auger electron spectroscopy (XAES) using a latest generation XPS spectrometer. Non-conductive powders are analyzed with ultimate energy resolution. Multiplet splitting features and/or satellite emission were observed in the Cr 2p and Cr 3s spectra. Cr(III) compounds are of interest in many applications as for example in corrosion and catalysis. Chromia and chromium-III-fluoride activated by reaction with fluoroalkanes are very promising industrial catalysts. It is the aim of this selection of spectral reference data to enable deeper insight in the formation of catalytically active fluorinated chromia phases by using XPS analysis.
In der vorliegenden Arbeit wurden die Herstellung und die Eigenschaften von APSund HVOF-gespritzten Schichten aus dem gesamten System Cr2O3-TiO2 erstmalig systematisch untersucht. Für die Herstellung experimenteller Beschichtungspulver auf der TiO2-reichen Seite, aber auch für die Interpretation der Phasenzusammensetzungen der Schichten wurde das Cr2O3-TiO2-Phasendiagramm eingehend analysiert. Neben kommerziell verfügbaren Pulvern auf der Cr2O3-reichen Seite wurden im Rahmen der Arbeit fünf durch agglomerieren und sintern hergestellte experimentelle Pulver auf der TiO2-reichen Seite verwendet. In diesen experimentellen Pulvern konnten die angestrebten Phasenzusammensetzungen gezielt eingestellt werden. Mit beiden Spritzverfahren konnten homogene und porenarme Schichten hergestellt werden. Durch die Spritzprozesse kommt es zu erheblichen Veränderungen der Phasenzusammensetzungen. Bei der Schichthärte, dem spezifischen Widerstand der Schichten, als auch bei der Beständigkeit im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß existiert eine Abhängigkeit der Eigenschaften vom Cr2O3-Gehalt. Die erwarteten niedrigen spezifischen Widerstände auf der TiO2-reichen Seite wurden bestätigt. Als hochtemperaturstabile, elektrisch leitfähige keramische Schichten besitzen sie ein hohes Anwendungspotential. Die Vorteile der Schichten im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß liegen bei Hochtemperaturanwendungen.
Einen großen Beitrag zur Gewichtseinsparung leistet die Substitution von Grauguss-Legierungen durch moderne Aluminiumlegierungen für Pkw Kurbelgehäuse. Zur Erhöhung der tribologischen und thermomechanischen Belastungsgrenzen von Aluminiumoberflächen kommen thermisch gespritzte Schichten in Frage. Zielsetzung nachfolgender Untersuchungen ist es außermotorisch unter Misch-/Grenzreibung das tribologische Potenzial von thermisch gespritzten keramischen Schichtwerkstoffen auf Basis der Stoffsysteme Cr2O3, Cr2O3/TiO2, Cr3C2/NiCr, TiO2, TiO2/Al2O3 im Vergleich zu aktuell serienmäßig eingesetzten Graugusswerkstoffen zu ermitteln. Die Oberflächentopographien und die Schmierstoffe determinieren gegenüber GG26Cr die Verschleißsenkungspotenziale der keramischen Schichten. Eine Reduzierung der Reibungszahlen wird nicht durch keramische Oberflächenbeschichtungen, sondern durch den Einsatz von Polyglykolen als Schmiermedium erzielt.