Ab-initio simulations of the intrinsic Deformation Mechanisms in Body Centered Cubic Al-Cr-Mo-Nb-Ti and Hf-Nb-Ta-Ti-Zr alloys

Hochentropie Legierungen (engl. High Entropy Alloys (HEA)) bestehen aus mehreren Legierungselementen. Diese Legierungsklasse ist seit einigen Jahren im Fokus aktueller Forschung, da einiger ihrer Verteter exzellente mechanische Eigenschaften besitzen. Kubisch raumzentrierte hochentropie Legierungen gelten als vielversprechende Kandidaten für Hochtemperaturanwendungen, da einige Vertreter auch bei hohen Temperaturen eine vergleichsweise hohe Festigkeit aufweisen. Jedoch ist neben der hohen Festigkeit, häufig auch eine hohe Sprödigkeit bei Raumtemperatur in dieser Legierungsfamilie zu finden, was einem Einsatz in kritischen Bauteilen entgegensteht. ... mehrBis heute sind die Hintergünde dieser Sprödigkeit nicht vollständig verstanden. Daher behandelt die vorliegende Arbeit systematisch die Deformationsmechanismen in den beiden Besipiellegierungen AlCrMoTi und HfNbTiZr. Beide weisen bei Raumtemperatur eine vergleichsweise hohe Festigkeit auf. AlCrMoTi ist jedoch bei Raumtemperatur spröde und HfNbTiZr duktil. Die Diskussion der Deformationsmechanismen efolgt auf Basis von Modellen aus der Versetzungstheorie. Die benötigten Modelparameter wurden mit Hilfe von ab-initio Rechnungen gewonnen, welche auf der Dichtefunktionaltheorie basieren.

High entropy alloys (HEA) consist of several alloying elements.
This class of alloys has been the focus of current research for several years, as some of its representatives have excellent mechanical properties. Body-centered cubic (BCC) HEA are considered promising candidates for high-temperature applications, as some representatives exhibit comparatively high strength even at high temperatures. However, in addition to their high strength, this family of alloys is often highly brittle at room temperature, which makes them unsuitable for use in critical components. To date, the reasons for this brittleness are not fully understood. ... mehrTherefore, this thesis systematically examines the deformation mechanisms in the two example alloys, AlCrMoTi and HfNbTiZr. Both exhibit comparatively high strength at room temperature. However, AlCrMoTi is brittle at room temperature, and HfNbTiZr is ductile. The discussion of the deformation mechanisms is based on models from dislocation theory. The required model parameters were obtained using ab-initio calculations based on density functional theory.