Al_7Cr_(20)Fe高熵合金腐蚀行为和机理研究.pdfVIP

AlCrFeNiMoNb高熵合金腐蚀行为和机理研究

72035-x353x

摘要

高熵合金由于优秀的综合性能在海洋工程、核工程领域有巨大的应用潜力。在服

役过程中，腐蚀是影响材料使用寿命和效率的主要因素之一，有必要对高熵合金的腐

蚀行为和机理进行系统性的研究。本论文选择AlCrFeNiMoNb高熵合金作为研

72035-x353x

究对象，通过调控Nb元素的含量以及时效处理工艺，研究了合金的微观组织演变，以

-

及在Cl离子和硼酸溶液中的腐蚀行为。本论文从合金元素组成、热处理工艺、微观组

织和环境因素出发，建立合金成分/热处理工艺-微观组织-腐蚀行为的关系，为耐蚀高

熵合金的开发提供理论依据。

首先，研究了Nb含量对固溶态AlCrFeNiMoNb（x0、1、2at.%）高熵合

72035-x353x

金微观结构和腐蚀行为的影响。研究表明0Nb和1Nb合金为面心立方（FCC）的单相

固溶体结构，而2Nb合金中存在富Mo、Nb的Laves相，形成两相结构。随着Nb含量

-

的增加，合金的晶粒逐渐细化。0Nb和1Nb合金在Cl离子环境中发生点蚀，2Nb合金

在富Al的基体相中发生选择性腐蚀。与316LN不锈钢相比，Nbx高熵合金的腐蚀电流

-8-2

密度均较低，点蚀电位更高。其中1Nb合金的腐蚀电流密度（7×10A·cm）低于

316LN不锈钢的1/2，点蚀电位（817mV）接近316LN不锈钢的2倍。1at.%Nb元素

的加入促进钝化过程中CrO的形成，提升了合金表面钝化膜的致密性，降低了合金的

23

腐蚀速率并延缓了点蚀的扩展。

ooo

其次，研究了固溶态1Nb合金在不同时效温度（650C、750C和850C）下的微

o

观结构和腐蚀行为。结果表明在650C时效时，合金晶粒内部析出了富Al、Ni的FCC

o

结构L1相。与固溶态相比，650C时效的合金虽然腐蚀电流密度增大，但是点蚀电位

2

从800mV提高到了1000mV。L1相的析出造成基体Cr元素含量增加，腐蚀过程中表

2

面形成了CrO/Cr(OH)比例较高的钝化膜，钝化膜的致密性提高。同时，L1相提高

2332

oo

了晶内的耐蚀性导致合金发生晶间腐蚀。然而，在750C和850C时效的合金析出多

种沉淀相，除了Laves相外，富Al的NiAl相和富Cr的Cr团簇、σ相在