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In einer gemeinsamen Arbeit des Karlsruher Institut für Technologie, des Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien und der Ruhr-Universität Bochum stellen wir einen umfassenden Datensatz zur temperaturabhängigen Festigkeit, Verformungsverfestigung und Gefügeentwicklung während der plastischen Verformung von B2-geordneten Eisenaluminiden vor. Die Studie deckt das gesamte Stabilitätsgebiet der B2-Phase ab und verwendet wohldefinierte Wärmebehandlungszustände, um den Beitrag der mechanischen Festigkeit zur zusammensetzungsabhängigen Versprödung in diesen Legierungen erfolgreich zu isolieren.

Eisenaluminide sind vielversprechende Werkstoffe für den Einsatz bei Temperaturen bis zu 700 °C. Besonders interessant sind dabei aufgrund ihrer hervorragenden Oxidations- und Sulfidationsbeständigkeit einphasige, B2-geordnete Eisenaluminide mit einem Al-Gehalt von 35 bis 50 at.%. Ihre Anwendung wird jedoch durch eine geringe Duktilität begrenzt, die hauptsächlich auf Versprödung durch Umgebungseinflüsse, insbesondere bei Legierungen mit >40 at.% Al, und Leerstellenverfestigung zurückzuführen ist. Trotz umfangreicher Forschung fehlte bisher das Verständnis der kombinierten Effekte von Punktdefekten, Umgebungsbedingungen und Verformungsmechanismen über den gesamten Al-Bereich hinweg. Die vorliegende Studie schließt diese Lücke, indem sie das zusammensetzungs- und temperaturabhängige mechanische Verhalten einer Reihe von Legierungen mit 30 bis 53 at.% Al systematisch charakterisiert, von Raumtemperatur (RT) bis 700 °C. Besonderer Wert wurde auf gleichmäßig niedrige Verunreinigungsgehalte und ähnliche Wärmebehandlungsbedingungen gelegt, um den Verfestigungseffekt von Leerstellen zu reduzieren. Druckversuche werden eingesetzt, um das plastische Verformungsverhalten zu untersuchen und vorzeitiges Versagen zu vermeiden. Bei RT wird ein Minimum der Härte und der Streckgrenze bei 42 at.% Al beobachtet, was dem geringsten Beitrag der Leerstellen- und Antiplatzverfestigung entspricht. Im Temperaturbereich zwischen 400 und 600 °C wird ein Festigkeitsmaximum für die Legierungen mit 30 und 35 at.% Al beobachtet, das auf die Bildung von D03-geordneten Domänen (Fe-30Al) und die Verfestigung durch thermische Leerstellen (Fe-35Al) zurückzuführen ist. Das mit steigender Temperatur und Al-Konzentration kontinuierlich abnehmende Verfestigungsvermögen wird durch thermisch aktivierte Prozesse, zunehmende Leerstellenkonzentration sowie lokalisierte plastische Verformung erklärt.