\(\textit Ab-initio\) study on the correlation between phase stabilities and interstitial solubilities in chemically complex carbides

Hoch-Mangan Stähle bilden aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Duktilität eine Klasse attraktiver Werkstoffe für technische Hochleistungsanwendungen. Der Zusatz von Chrom zu hoch-Mangan Stählen macht diese korrosionsbeständig und führt gleichzeitig zu einem erheblichen Anstieg der Anzahl der ausgeschiedenen Karbide. Neben ihrer technologischen Bedeutung verdienen Karbide auch aufgrund ihrer komplexen chemischen und strukturellen Eigenschaften wissenschaftliche Aufmerksamkeit: Sie zeigen ein breites Zusammensetzungsspektrum, sind chemisch ungeordnet und sind durch eine hohe Zahl struktureller, magnetischer und konfigurativer Freiheitsgrade charakterisiert. In dieser Arbeit werden umfangreiche Untersuchungen auf der Grundlage der Dichtefunktionaltheorie durchgeführt, um chemische Trends in der Thermodynamik der Karbidausscheidung in modernen hochfesten Stählen und ihre Auswirkungen auf Versagensmechanismen wie Wasserstoff-Versprödung und Helium-Blasenbildung zu untersuchen.High-manganese steels form a class of attractive materials in high performance engineering applications because of their high strength and ductility. The addition of chromium to high-manganese steels make them corrosion resistant and, at the same time, inadvertently yields a substantial increase in the number of precipitated carbides. Next to their technological relevance, carbides also deserve scientific attention due to their complex chemical and structural properties: They are rich in composition, chemically disordered and characterized by many structural, magnetic and configurational degrees of freedom. Extensive density functional theory-based investigations are conducted in this thesis to study chemical trends in the thermodynamics of carbide precipitation in advanced high strength steels and their impact on failure mechanisms such as hydrogen embrittlement and helium bubble formation