Carrion Saldaña, MustafaMustafaCarrion Saldaña2025-06-102025-06-102024https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/6953Refraktärmetalle stehen in der heutigen Zeit immer mehr im Fokus der Wissenschaft und der Entwicklung. Sie stellen eine sehr attraktive Alternative zum Stand der Technik durch Nickelbasis-Superlegierungen dar. Besonders ihre hohen Schmelztemperaturen und ihre gute Verformbarkeit bei hohen Temperaturen entsprechen einem Eigenschaftsportfolio, welches für Hochtemperaturanwendungen notwendig ist. Trotz der außergewöhnlichen Merkmale, sind refraktärmetallbasierte Systeme unzureichend erforscht, besonders hinsichtlich ihrer chemischen Eigenschaften wie beispielsweise der Korrosionsbeständigkeit, der Bildung und Zusammensetzung von Oxidschichten, der thermochemischen Stabilität. Das Ziel dieser Arbeit liegt in der Entwicklung und Erweiterung einer thermodynamischen Datenbank, welche als unterstützendes Werkzeug für die Erforschung neuer V-Basisegierungen dient. Mithilfe der Software FactSage™ wurden in der Literatur publizierte Datensätze zu den binären und ternären Systemen der Elemente V, Si, B, Ti und Cr in einer gemeinsamen Datenbank zusammengeführt. Der Datensatz zu dem ternären System V-Ti-B ist grundlegend neu generiert worden. Mikrostrukturelle Analysen wie Röntgendiffraktometrie (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Differenzkalorimetrie (DSC) an acht V-Ti-B-Legierungen dienten der experimentellen Ermittlung der Phasentzsammensetzung und -anteile. Die Validierung des generierten Datensatzes erfolgte über den Abgleich der experimentell ermittelten mit den softwareseitig berechneten Ergebnissen. Die Vorhersagegenauigkeit des Datensatzes liegt bei einer Abweichung von 0 % bis 14 % zwischen den berechneten und experimentell ermittelten Phasenanteilen. Im Bereich von 34 At.-% bis 40 At.-% Titan und 30 At.-% Bor liegt die Abweichung zwischen experimentellen und berechneten Ergebnissen mit einer Spanne von ca. 20 % bis 60 % deutlich höher. Die experimentell bestimmten Phasenanteile deuten auf eine Ungenauigkeit im berechneten Phasenübergang des β-(V,Ti)krz + TiB und dem β-(V,Ti)krz + TiB + V3B2 Gebiets hin. Die berechneten Phasenübergänge zwischen dem dreiphasigen β-(V,Ti)krz + TiB + V3B2 und dem V3B2 + VB Gebiet bzw. dem β-(V,Ti)krz + V3B2 Gebiet zeigen eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. Die entwickelte V-Si-B-Ti-Cr-Datenbank ermöglicht es, die Phasendiagramme, -anteile und -zusammensetzungen aller binären und ternären Teilsysteme (mit Ausnahme des V-B-Cr- und B-Ti-Cr-Systems) dieser fünf Elemente zu berechnen. Die weitere Integration der Datensätze zu den fehlenden ternären Systemen würde die Möglichkeit bieten, die quaternären Systeme und das quinäre System vollständig zu berechnen und zu untersuchen.Refractory metals are increasingly becoming the focus of scientific research and development. They present a highly attractive alternative to the current state-of-the-art nickel-based superalloys. Their high melting temperatures and good formability at elevated temperatures align with the required properties for high-temperature applications. Despite their exceptional characteristics, refractory metal-based systems are inadequately explored, particularly regarding their chemical properties, such as corrosion resistance, the formation and composition of oxide layers, thermochemical stability, and similar aspects. The objective of this study is the development and expansion of a thermodynamic database, intended as a supportive tool for the research of new vanadium-based alloys. Using the FactSage™ software, literature-published datasets for the binary and ternary systems of the elements V, Si, B, Ti, and Cr were consolidated into a unified database. The dataset for the ternary system V-Ti-B was fundamentally newly generated. Microstructural analyses, including X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and differential scanning calorimetry (DSC), were conducted on eight V-Ti-B alloys to experimentally determine the phase compositions and fractions. The validation of the generated dataset was carried out by comparing the experimentally determined results with those calculated by the software. The prediction accuracy of the dataset exhibited a deviation range of 0% to 14% for the phase fractions. However, in the range of 34 at.% to 40 at.% titanium and 30 at.% boron, the deviation between experimental and calculated results was significantly higher, ranging from approximately 20% to 60%. The experimentally determined phase fractions indicate an inaccuracy in the calculated phase transition of the β-(V,Ti)bcc + TiB and the β-(V,Ti)bcc + TiB + V3B2 regions. The calculated phase transitions between the three-phase β-(V,Ti)bcc + TiB + V3B2 and the V3B2 + VB region, as well as the β-(V,Ti)bcc + V3B2 region, show good agreement with the experimental results. The developed V-Si-B-Ti-Cr database enables the calculation of phase diagrams, compositions, and fractions for all binary and ternary subsystems (excluding the V-B-Cr and B-Ti-Cr systems) of these five elements. Further integration of the datasets for the missing ternary systems would allow for the comprehensive calculation and investigation of the quaternary and quinary systems.deAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete TätigkeitenThermodynamic modelingThermodynamische ModellierungV-basis LegierungenV-Si-B SystemDoctoral ThesisHans-Jürgen Christurn:nbn:de:hbz:467-695312193-5106