5.5 Materialmodellierung
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Detailed microstructural characterization of the AlMo0.5NbTa0.5TiZr refractory high entropy superalloy in the as-cast state is reported for first time and compared with the state annealed at 1400 oC for 24 h. The former shows a dendritic structure, with a mixture of A2/B2 phases < 20 nm in both the dendritic and interdendritic regions. A mostly amorphous phase, rich in Al and Zr, is found within the interdendritic region. The annealed state reproduced the combination of A2/B2/Al-Zr-rich phases reported previously. Calculations from two relevant ThermoCalc databases were compared with the experimental results. Equilibrium calculations were compared with results for the annealed alloy, whereas solidification paths calculated using Scheil-Gulliver model were used for comparison with the as-cast alloy. A previously hypothesized spinodal decomposition during cooling as the mechanism responsible for the patterned A2/B2 microstructure is confirmed via the CALPHAD calculations, pointing to its use as an efficient design tool for such alloys. Finally, the comparison between the experimental and computational findings allowed better understanding the solidification path and equilibrium stability of this alloy, giving a base to make better decisions on the field of new refractory superalloy design.
Entwicklung der Mikrostruktur der mechanischen Eigenschaften und der Eigenspannungen in L-PBF 316L
(2022)
Die additive Fertigung (AM) metallischer Werkstoffe mittels Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) ermöglicht einzigartige hierarchische Mikrostrukturen, die zu Verbesserungen bestimmter mechanischer Eigenschaften gegenüber konventionell hergestellten Varianten derselben Legierung führen können. Allerdings ist das L-PBF-Verfahren häufig durch das Vorhandensein hoher Eigenspannungen gekennzeichnet, die es zu verstehen und zu mindern gilt. Daher ist das Verständnis der Mikrostrukturen, der Eigenspannungen und der daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften entscheidend für eine breite Akzeptanz bei sicherheitskritischen Anwendungen. Die BAM hat ein multidisziplinäres Forschungsprogramm gestartet, um diese Aspekte bei LPBF 316L zu untersuchen. Der vorliegende Beitrag stellt einige der wichtigsten Ergebnisse vor: der Einfluss von Prozessparametern auf die Mikrostruktur, der Einfluss von Mikrostruktur und Textur auf die Festigkeit, Kriechverhalten und Schädigung und die Stabilität von Eigenspannungen und Mikrostruktur unter Wärmebehandlungsbedingungen.