Die Besorgnis über den Klimawandel und die Notwendigkeit einer nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen erfordert eine stetige Verbesserung der Energieeffizienz moderner Komponenten und zur Entwicklung neuer Ansätzen bei der Auslegung und Verarbeitung von geeigneten Werkstoffen. In diesem Zusammenhang ermöglicht der Einsatz neuer additiver Fertigungsverfahren (AM engl. additive manufacturing) zunehmend die Verarbeitung fortschrittlicher Werkstoffe in komplexen Formen mit großen Material- und Kosteneinsparungen sowie wirksamen Recyclingstrategien. Eine effiziente Energieerzeugung und -speicherung sowie eine Kreislaufwirtschaft können durch die Entwicklung neuer Hochtemperaturwerkstoffe auf Basis von Hochentropielegierungen (HEA engl. High-entropy alloys) und AM-Technologien erreicht werden.

Die Calphad-Technik hat sich als essentielles Werkzeug für ein Hochdurchsatz-Screening neuer HEA bereits etabliert. In der aktuellen Studie wurde diese Technik in Kombination mit dem experimentellen Hochdurchsatz-Screening-Ansatz mittels Laserauftragschweißen zu einer beschleunigten Auslegung von Legierungen auf der Basis eines CrCoFeNi-Systems mit Al- (3 bis 15 at.-%) und Ti-Zugaben (3 bis 9 at.-%) validiert. Ziel der Arbeiten war die Entwicklung von ausscheidungsgehärteten Legierungen bestehend aus einem Phasengemisch aus kfz- und krz-Matrix und L12-Auscheidungen, ohne dass sich weitere versprödend wirkende Phasen, wie z.B. die -Phase, bilden. Basierend auf Thermo-Calc Simulationen, wurde ein Kompositionsfeld in Abhängigkeit von Al- und Ti-Zugaben definiert, welches die obengenannten Bedingungen erfüllt. Mittels separater Zufuhr von vorlegiertem CrCoFeNi-Pulver und elementarem Al- bzw. Ti-Pulver beim Laserauftragschweißen wurden Stegproben mit variierender Zusammensetzung hergestellt. Diese Strategie ermöglicht eine in situ-Legierungsbildung, reduziert die Anzahl der benötigten Proben und beschleunigt die nachfolgende Analyse. Die hergestellten Proben wurden in drei Zuständen untersucht: as built, wärmebehandelt bei T = 827°C für t = 24 h und wärmebehandelt bei T = 1077 °C für t = 24 h. Die Mikrostruktur wurde mittels REM, EDX und EBSD detailliert analysiert. Um eine erste Bewertung der mechanischen Eigenschaften zu ermöglichen, wurden außerdem auch Mikrohärtemessung durchgeführt.

Es konnte gezeigt werden, dass die durchgeführten Thermo-Calc Simulationen ein schnelles und effektives Vorabscreening in dem untersuchten Basissystem ermöglichen. Durch die Wärmebehandlung der mittels Laserauftragschweißen hergestellten Proben, konnte die gewünschte Morphologie und Verteilung der Phasen realisiert werden.