Gleichzeitige Stärke- und Zähigkeitssteigerung in der hochentropischen Legierung Co29Cr31Cu4Mn15Ni21 durch vollkohärente Nano-Ausscheidungen

Hohe Festigkeit und hohe Zähigkeit sind grundlegende Ziele für Metallurgen bei der Entwicklung von metallischen Strukturmaterialien. Die Steigerung der Materialfestigkeit führt jedoch oft zu einer entsprechenden Verringerung der Zähigkeit, ein Phänomen, das als Trade-off-Effekt bekannt ist. In dieser Studie wurden erfolgreich vollkohärente Nano-Ausscheidungen in die hochentropische Legierung Co 29 Cr 31 Cu 4 Mn 15 Ni 21 (HEA) durch einen optimierten Alterungswärmebehandlungsprozess bei 500 °C über 4 Stunden eingeführt. Die Ergebnisse der Zugversuche zeigen, dass die Festigkeit und Zähigkeit nach der Einführung dieser Nano-Ausscheidungen verbessert werden. Die Streckgrenze erhöhte sich von 315 MPa auf 400 MPa, was einer Steigerung von 27 % entspricht. Bemerkenswerterweise wurde diese Verbesserung der Festigkeit erreicht, ohne die Zähigkeit zu beeinträchtigen, was durch einen Anstieg der Dehnung von 53 % auf 56 % belegt wird. Diese Ergebnisse stellen effektiv den herkömmlichen Trade-off-Effekt zwischen Festigkeit und Zähigkeit in Frage. Darüber hinaus unterstreicht die Studie die entscheidende Bedeutung der Parameter der Wärmebehandlung im Alterungsprozess zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Es wurde beobachtet, dass übermäßige Wärmebehandlungsdauer oder erhöhte Temperaturen zur Bildung schädlicher σ-Phasen führen können, die die mechanische Leistung negativ beeinflussen. Diese Forschung trägt wertvolle Erkenntnisse zur weiteren Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von HEAs bei und fördert damit deren potenzielle Anwendungen in industriellen Bereichen. • Gleichmäßig verteilte kohärente Nano-Ausscheidungen werden erfolgreich in die hochentropische Legierung Co 29 Cr 31 Cu 4 Mn 15 Ni 21 durch Wärmebehandlung im Alterungsprozess eingeführt. • Die Ergebnisse der mechanischen Tests zeigen, dass die hochentropische Legierung Co 29 Cr 31 Cu 4 Mn 15 Ni 21, die bei 500 °C über 4 Stunden gealtert wurde, gleichzeitig Verbesserungen sowohl in der Festigkeit als auch in der Plastizität aufweist, wodurch der traditionelle Trade-off-Effekt effektiv überwunden wird. • Übermäßige Alterungszeit oder erhöhte Alterungstemperaturen können nicht nur zur Bildung von Nano-Ausscheidungen, sondern auch zu potenziell schädlichen Zweitphasen, wie der σ-Phase, führen. • Wenn σ-Phasen an den Korngrenzen gebildet werden, sind sie schädlich für die mechanischen Eigenschaften der Legierungen.