论文部分内容阅读
高熵合金(HEAs)是由5-13种元素以等原子比或近等原子比组成的,每种元素的组成在5%-35%之间,其晶体结构主要为面心立方(FCC),体心立方(BCC)和密排六方(HCP)固溶体结构,或是FCC,BCC和HCP之间的混合相组成,而不是金属间化合物或其它复杂结构组成。近年来,由于其优异的物理化学性能,如良好的延展性和强度、优异的抗疲劳性能、耐磨性、耐腐蚀性和抗高温氧化性等,在新合金领域受到了广大的关注。本文通过气雾化一步法,等离子电弧法和铝热还原法制备了Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni系多主元合金粉体,借助于X射线衍射分析(XRD)、带能谱的扫描电子显微镜(SEM)、带能谱的透射电子显微镜(TEM)和电感耦合原子发射光谱(ICP-AES)研究了其晶体结构、形貌、元素分布和化学成分,并利用动电位极化曲线和磁滞回线研究耐腐蚀性和磁学性能。本研究首先利用纯度为99.0%的Al、Co、Cr、Fe和Ni金属粉为原料,采用气雾化一步法制备了AlCoCrFeNi2.1高熵合金粉体。研究结果表明,所制粉体晶体结构为FCC和BCC双相,其形貌为球形,粒度大小为20-80μm且各元素分布均匀。与304L不锈钢粉体相比,AlCoCrFeNi2.1高熵合金粉体在10%HCl和3.5 wt%NaCl溶液中均具有优良的耐腐蚀性,其腐蚀电流密度(Icorr)分别降低了61.64%和7.49%;磁学性能测试表明AlCoCrFeNi2.1高熵合金粉体为典型的软磁材料。接着利用纯度为99.0%的Al、Co、Cr、Cu、Fe和Ni金属粉为原料,采用等离子电弧放电法制备了Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni系列多主元合金纳米粉体。研究结果表明,所制粉体晶体结构随着Al元素含量的增加,由富Cu的FCC相变为FCC+M3Al型L12相,最后转变为FCC+BCC双相,其形貌为球形,颗粒尺寸大小在110-180 nm之间。进一步研究表明,当晶体结构由FCC相转变为FCC+BCC双相时,其耐腐蚀性降低,软磁性能增加。然而,由于在FCC基体中出现了L12相纳米沉淀物,Al0.3CoCrCuFeNi粉体的耐腐蚀性最好,Ms最低。最后以金属Al粉为还原剂,金属氯化盐(CoCl2·6H2O、CrCl3·6H2O、CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O与NiCl2·6H2O)为氧化剂,采用铝热还原法,以CoFeNi三元合金粉体为基础,通过Cu元素替换或添加Cu,Cr元素制备了CoCrCuFeNi、CoCuFeNi、CoFeNi、CoCuFe、CoCuNi和CuFeNi六种多主元合金纳米粉体。研究结果表明,所制备的六种多主元合金纳米粉体的晶体结构均为FCC相。其形貌是类球形,各个元素在整个体积范围内分布均匀。研究结果表明:在10%HCl溶液和3.5 wt%NaCl溶液中,Cu元素依次取代Co、Fe和Ni所形成的三元合金纳米粉体的耐腐蚀性均提高了,其耐腐蚀性顺序为:CuFeNi>CoCuFe>CoCuNi>CoFeNi。在CoFeNi纳米合金粉体中添加Cu元素或同时添加Cu和Cr元素后,耐腐蚀性也得到提高,相应合金粉体的耐腐蚀性顺序为:CoCrCuFeNi>CoCuFeNi>CoFeNi。磁学性能测试表明,铝热法所制备的六种多主元合金粉体均为软磁材料,元素Cu、Cr的添加,会使Ms降低,Hc提高。