Al-rich Fe-Al based alloys

Fe-Al-Basislegierungen zeigen einen ausgezeichneten Oxidationswiderstand bei hohen Temperaturen und besitzen eine geringere Dichte als Stähle. Eine Legierungsserie mit Al Gehalten zwischen 57 und 79 At.% wurde hergestellt und bei unterschiedlichen Temperaturen wärmebehandelt. Zusätzlich wurden mehrere Diffusionspaare präpariert. Hiermit wurde das Fe-Al Phasendiagramm im Bereich > 50 At.% im Detail untersucht. Bei einer Zusammensetzung von 60.9 At.% Al bildet sich ein voll-lamellares Gefüge der Phasen FeAl und FeAl\(_2\) aus. Die Vergröberungskinetik der Lamellen wurde bei vier Temperaturen untersucht. Die Zunahme des Lamellenabstandes folgt einem Gesetz \(\lambda^{3}\)=\(\lambda_{0}^{3}\)+\(\it {kt}\). Die resultierende Aktivierungsenergie zeigt, dass der Vergröberungsprozess diffusionskontrolliert ist. Neben dem Vergröberungsprozess wurde auch der Einfluss ternärer Legierungszusätze von bis zu 2 At.% B, Ti, Cr, Cu und Mo untersucht hinsichtlich der resultierenden Gefüge, thermischen Stabilität und mechanischen Eigenschaften.Fe-Al based alloys show excellent oxidation resistance at high temperatures and have lower densities than steels. A series of alloys ranging from 57 to 79 at.% Al was produced and heat-treated at different temperatures. In addition, several complementing diffusion couples were designed . From that, the Fe-Al binary phase diagram with > 50 at.% Al was studied in detail. At a composition of 60.9 at.% Al, a fully lamellar microstructure consisting of the phases FeAl and FeAl\(_2\) forms. The kinetics of the lamellar coarsening was studied at four different temperatures showing that the increase of lamellar spacing can be described as \(\lambda^{3}\)=\(\lambda_{0}^{3}\)+\(\it {kt}\). The resulting activation energy proves that the lamellar coarsening process is diffusion-controlled. Besides the lamellar coarsening process, the effect of ternary additions of up to 2 at.% B, Ti, Cr, Cu and Mo on the fully lamellar alloy was studied with respect to the resulting microstructures, thermal stability, and mechanical properties