Knickbänder fördern eine außergewöhnliche Bruchfestigkeit in einer hochschmelzenden NbTaTiHf-Legierung mit mittlerer Entropie

Titel	Knickbänder fördern eine außergewöhnliche Bruchfestigkeit in einer hochschmelzenden NbTaTiHf-Legierung mit mittlerer Entropie
Autoren	David H. Cook, Punit Kumar, Madelyn I. Payne, Calvin H. Belcher, Pedro Borges, Wenqing Wang, Flynn Walsh, Zehao Li, Arun Devaraj, Mingwei Zhang, Mark Asta, Andrew M. Minor, Enrique J. Lavernia, Diran Apelian, Robert O. Ritchie
Zeitschrift	Wissenschaft
Datum	04/12/2024
DOI	10.1126/science.adn2428
Einführung	Einphasige kubisch-raumzentrierte (bcc) feuerfeste Legierungen mit mittlerer oder hoher Entropie bieten in der Regel eine robuste Druckfestigkeit bei erhöhten Temperaturen, weisen jedoch Einschränkungen bei der Zugduktilität und Bruchzähigkeit auf. In dieser Studie wurden die Festigkeit und Bruchzähigkeit der bcc-Refraktärlegierung NbTaTiHf über einen breiten Temperaturbereich von 77 bis 1473 Kelvin untersucht. Die Legierung zeigte im Vergleich zu ähnlichen Systemen ein anderes Verhalten und wies eine Bruchzähigkeit von über 253 MPa-m 1/2 auf. Diese erhöhte Zähigkeit wird auf ein dynamisches Zusammenspiel zwischen Schrauben- und Kantenversetzungen zurückgeführt, das die Plastizität an der Rissspitze bestimmt. Während die Bewegung und Interaktion von Schrauben- und Mischversetzungen zur Verfestigung bei gleichmäßiger Verformung beitragen, führt das koordinierte Gleiten von <111>-Kantenversetzungen auf {110}- und {112}-Gleitebenen zu einer ungleichmäßigen Verformung durch die Bildung von Knickbändern. Diese Knickbänder mildern die Kaltverfestigung, indem sie mikroskopische Kristallregionen in Richtungen größerer aufgelöster Scherspannungen neu ausrichten und sich kontinuierlich bilden, um lokalisierte Dehnungen aufzunehmen und Schäden von der Rissspitze weg zu leiten.
Zitat	David H. Cook, Punit Kumar und Madelyn I. Payne et al. Kink Bands promote exceptional fracture resistance in a NbTaTiHf refractory medium-entropy alloy. Wissenschaft. 2024. Vol. 384(6692):178-184. DOI: 10.1126/science.adn2428
Element	Niobium (Nb) , Tantal (Ta) , Titan (Ti) , Hafnium (Hf)
Materialien	Metalle und Legierungen
Themen	Strukturelle Materialien
Industrie	Luft- und Raumfahrt , Verteidigung , Forschung & Labor

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