Zur Oxidphasenbildung in den frühen Oxidationsstadien von komplexen Co-Cr-Fe-Mn-Ni-(Cu, Si)-Legierungen

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen Beitrag zum Einfluss von Legierungszusammensetzung und -komplexität auf frühe Oxidationsstadien von 3d-Übergangsmetall-CCAs zu leisten. Hierfür wurden insgesamt 11 verschiedene Legierungen aus den zwei grundlegenden Modellsystemen Co-Cr-Fe-Mn-Ni-Si (Co-System) und Co-Cr-Cu-Fe-Mn-Ni (Cu-System) erfolgreich hergestellt, thermomechanisch verarbeitet, oxidiert und detailliert untersucht. Die Konzentration von Co in der Legierung beeinflusste die frühen Oxidationsstadien der CCAs im Co-System entscheidend. Ein erhöhter Co- und damit geringerer Fe-Anteil führte zu einer höheren Massenzunahme bei 800 °C. Die entstehende Oxidmorphologie war inhomogen, bestehend aus dünnem Grundoxid und lokal gebildeten, dicken Oxidinseln, die mit erhöhtem Co-Gehalt vermehrt auftraten. Die Verknüpfung mit quantitativer Phasenanalyse zeigte, dass beschleunigte Oxidation und verstärkte Oxidinselbildung mit einem höheren Anteil Spinell-Typ-Oxid und geringerem Anteil Korund-Typ-Oxid einhergingen. Die hochauflösende Charakterisierung mittels TEM offenbarte eine komplexe Morphologie der gebildeten Oxidschichten. Oxidphasen und ihre Elementverteilung in Bereichen des Grundoxids und der Oxidinseln wurden detailliert aufgeklärt. Die Oxidationsbeständigkeit der Co-haltigen Legierungen war trotz ihrer erhöhten Komplexität geringer als für Co-arme Legierungen und 316L, die eine geringere Konfigurationsentropie besitzen. Der Einfluss einzelner Elemente wie Co und Cu, nicht die Legierungskomplexität, zeigte sich als entscheidender Einfluss auf die Oxidationsbeständigkeit in den untersuchten Legierungssystemen. Die Legierungszusammensetzung der CCAs im Cu-System hatte einen bestimmenden Einfluss auf Phasenbildung und Gefüge, der sich auf das Oxidationsverhalten übertrug. Cu-haltige Legierungen bildeten eine Cu-reiche Zweitphase, die insbesondere in Kombination mit Mn die Oxidationsbeständigkeit herabsetzte.