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Development of 4-Component Eutectic High Entropy Alloys using Electromagnetic Levitation Technique

Munawar, A. und Fatima, Nisar und AAmna, Masood und Aqsa, Aamer und Mohammad, Shahin und Khurram, Munir und Malik Abdeel, Umer und Kargl, F (2024) Development of 4-Component Eutectic High Entropy Alloys using Electromagnetic Levitation Technique. JOM: Journal of the Minerals, Metals and Materials Society. Springer. doi: 10.1007/s11837-024-06988-3. ISSN 1047-4838.

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Offizielle URL: https://rdcu.be/d3riS

Kurzfassung

Eutectic high entropy alloys combine alternating ductile and hard phases to result in superior properties for load-bearing applications. In the present study, Zr, Nb, Ti, and Ta were added one at a time in equi-molar NiCoCr alloy which had previously shown single-phase Face centered cubic (FCC) microstructure. The mixture was then melted and solidified by electromagnetic levitation technique at low undercooling to ensure proper mixing and slow solidification. No post-solidification annealing was performed, which makes the process more energy- efficient. Post- solidification annealing is not only energy- and time- consuming but can also lead to oxidation of samples. Also, reducing the number of elements from 5 to 4 can reduce the casting defects and elemental segregation. The microstructure and properties of these compositions were compared with each other and with the Fe-containing 5 component counterparts of these alloys. Most of these 4 component alloys revealed microstructures consisting of FCC and intermetallic phases. Scanning electron microscope (SEM) and x-ray diffraction (XRD) techniques were used to investigate the microstructure. Microhardness and nanoindentation testing of these alloys showed high strength and hardness of these alloys. Hardness results were then investigated, using the theoretical calculations on enthalpy of mixing, atomic size difference, entropy of mixing and valence electron concentration. The study demonstrated that the addition of Zr, Nb, Ta, and Ti to NiCoCr alloy resulted in the formation of bright intermetallic phases rich in the added elements, and varying degrees of lamellar microstructures. All the alloys exhibited high nanohardness and reduced modulus, lying in the range of 11–17 GPa and 150–225 GPa, respectively.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210808/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Development of 4-Component Eutectic High Entropy Alloys using Electromagnetic Levitation Technique
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Munawar, A.School of Chemical and Materials Engineering, National University of Sciences and Technology, 44000 Islamabad, Pakistan and also with the Institute of Materials Physics in Space, German Aerospace Center (DLR), Linder Ho¨ he, 51170 Cologne, Germany. ContacNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fatima, NisarSchool of Chemical and Materials Engineering, National University of Sciences and Technology, 44000 Islamabad, PakistanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
AAmna, MasoodSchool of Chemical and Materials Engineering, National University of Sciences and Technology, 44000 Islamabad, PakistanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Aqsa, AamerSchool of Chemical and Materials Engineering, National University of Sciences and Technology, 44000 Islamabad, PakistanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mohammad, ShahinSchool of Engineering, RMIT University, Melbourne Victoria 3001, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Khurram, MunirSchool of Engineering, RMIT University, Melbourne Victoria 3001, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Malik Abdeel, UmerSchool of Chemical and Materials Engineering, National University of Sciences and Technology, 44000 Islamabad, PakistanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kargl, FInstitut für Materialphysik im Weltraum, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 51170 Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Oktober 2024
Erschienen in:JOM: Journal of the Minerals, Metals and Materials Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s11837-024-06988-3
Verlag:Springer
ISSN:1047-4838
Status:veröffentlicht
Stichwörter:High Entropy Alloys, Electromagnetic Levitation, Eutectic
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialdesign und neue Materialien, R - Materialforschung und Mikrogravitation (MuM)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Leitungsbereich MP
Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Kargl, Dr Florian
Hinterlegt am:16 Dez 2024 09:56
Letzte Änderung:16 Dez 2024 09:56

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