Gefügeanalyse der schmelzgesponnenen edlen Hochentropiegusslegierung Ag20Pd20Pt20Cu20Ni20

PM Artikel

01.03.2024 (CET)

L. Simić , A. C. Kneissl und I. Anžel

Materialographie

Funktionswerkstoffe

Rasterelektronenmikroskopie in der Materialprüfung

Kühlrate

Melt-Spinning

Gefüge-Analyse

Hochentropielegierungen

Katalytische Eigenschaften

Bei Hochentropielegierungen (High Entropy Alloys, HEA) handelt es sich um eine relativ neue Werkstoffklasse mit für verschiedene Anwendungen vielversprechenden Eigenschaften. In den letzten Jahren wurde diesen Legierungen große Aufmerksamkeit als potenzielle heterogene Katalysatoren für chemische und elektrochemische Reaktionen geschenkt. Ihre erhöhte katalytische Aktivität lässt sich über die chemische Zusammensetzung, die Atomkoordination an der Oberfläche, die Elektronenkonfiguration sowie den Grad der Metastabilität des Gefüges steuern. Einphasigen HEAs kommt hier insofern eine besondere Bedeutung zu, dass sie ein besonders im Bereich Entwicklung und zur Vorhersage mechanischer sowie potenzieller Funktionseigenschaften geeignetes gleichmäßiges Gefüge aufweisen. Die Abkühlgeschwindigkeit hat durch Auswirkungen auf die Korngröße sowie die Verteilung und Zusammensetzung von Ausscheidungen und Phasen, die während der Erstarrung gebildet werden, entscheidenden Einfluss auf die Ausbildung des Gefüges. In unserer Forschungsarbeit wurde untersucht, wie sich unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten auf das Gefüge der Legierung Ag20Pd20Pt20Cu20Ni20 auswirken. Gefüge und Phasenbestandteile wurden mit Hilfe von Rasterelektronenmikroskopie und Röntgenbeugung charakterisiert. Flüssigphasentrennung und eine daraus resultierende monotektische Reaktion führten zur Ausbildung eines anomalen mehrphasigen Gussgefüges. Eine Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit unter Anwendung des Schmelzspinnverfahrens führte zu einer Verringerung der Anzahl gebildeter Phasen sowie der Korngröße. Zudem bildete sich ein übersättigter Mischkristall hoher Entropie, da die Atome der Legierung nicht ausreichend Zeit hatten, um zu diffundieren und sich selbst in eine stabile, geordnete Struktur umzuordnen. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass höhere Abkühlgeschwindigkeiten starke Gitterverzerrungen und koordinativ ungesättigte Stellen an der Oberfläche zur Folge haben, die für die Bindung und Aktivierung der Reaktanten maßgeblich sind und so die potenziellen katalytischen Eigenschaften der Ag20Pd20Pt20Cu20Ni20-Legierung deutlich verbessern.

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Simić, L., Kneissl, A. C. and Anžel, I.. "Microstructural analysis of the cast and melt-spun high entropy noble alloy Ag20Pd20Pt20Cu20Ni20" https://doi.org/10.1515/pm-2024-0014 © 2023 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany

Zeitschrift

Practical Metallography, vol. 61, no. 3, 2024, pp. 182-192

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