Design of compositionally complex alloys with lamellar microstructures for laser cladding

In dieser Arbeit arbeiteten mehrere akademische Einrichtungen und Automobilzulieferer im Rahmen des europäischen Projekts $\textit {"Horizon 2020"}$ zusammen. Ziel war es Legierungen zu entwickeln, die zur Lebensdauerverlängerung von Warmumformwerkzeugen eingesetzt werden können. Dafür wurden die chemisch komplexen (CCA) Referenzwerkstoffe Al$_{0.6}$CoCrFeNi und Al${_0.75}$CoCrFeNi betrachtet, die eine grobe lamellare Mikrostruktur aufweisen. Zur Optimierung von Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften wurden verschiedene Legierungsstrategien angewandt, z.B. die Zugabe von Ti, Al und C, sowie die Substitution von Cr mit Mo. Nach eingehenden Untersuchungen wurde die Al$_{0.6}$CoCrFeNi CCA mit Ti- und C-Zusätzen ausgewählt und erfolgreich durch Laserauftragschweißen auf einen herkömmlichen H10-Werkzeugstahl aufgebracht. Aufgrund des Wärmeeintrags und der hohen Abkühlraten während des Laserauftragschweißens, zeigte die abgeschiedene CCA ein feines lamellares Gefüge mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften.In this work, several academic institutions and automotive industry subcontractors worked together in a European project $\textit {"Horizon 2020"}$ to design new alloys that could be employed to extend the lifetime of hot forming tools used to produce B-pillars, which are key automotive parts for passenger safety. In this context, the reference materials Al$_{0.6}$CoCrFeNi and Al${_0.75}$CoCrFeNi compositionally complex alloys (CCAs), which exhibit coarse lamellar microstructures were considered. Several alloying strategies, including Ti, Al, and C additions as well as substitutions of Cr by Mo, were employed to optimize their microstructures and mechanical properties. An Al$_{0.6}$CoCrFeNi CCA with Ti and C additions was selected after thorough investigations and successfully processed by laser cladding on a conventional H10 tool steel. Owing to the thermal history and high cooling rates during laser cladding process the as-deposited CCA showed fine lamellar microstructures with superior mechanical properties