CuCrFeNiMn高熵合金的力学性能和耐腐蚀性能研究

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本文采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了CuCr2Fe2Ni2Mn2Tix,CuCryFe2Ni2Mn2和CuxCr2Fe2NiyMn2三个系列的高熵合金。采用X射线衍射分析仪(XRD)进行物相分析,扫描电子显微镜(SEM)进行微观组织观测。采用维氏硬度计测量高熵合金的硬度。通过浸泡腐蚀实验、动电位极化曲线测试研究了三种合金体系在不同浓度的硝酸溶液和5%碳酸钠溶液的耐蚀性能,采用SEM和金相显微镜等手段对腐蚀表面进行观察与分析,并和1Cr18Ni9Ti不锈钢相比,研究发现:   CuCr2Fe2Ni2Mn2Tix(x=0,0.2,0.4,0.6)高熵合金系统的铸态组织均为简单的FCC+BCC固溶体的混合结构。CuCr0.5Fe2Ni2Mn2, CuCrFe2Ni2Mn2和CuxCr2Fe2NiyMn2(x=0.3,0.5y=2,2.5,3)合金均为单一的FCC固溶体结构。   CuCr2Fe2Ni2Mn2Tix高熵合金具有较高的硬度,硬度值从x=0的249HV增加到x=0.6时的316HV。随着Cr含量的增加,CuCryFe2Ni2Mn2高熵合金的硬度逐渐增加。CuxCr2Fe2NiyMn2高熵合金的硬度均小于200HV,并且随着Nieq的增加而减小,随着Creq的增加而增加。   在30%硝酸溶液中,加入Ti元素后,CuCr2Fe2Ni2Mn2Tix合金的腐蚀速率大于CuCr2Fe2Ni2Mn2合金。不管是在30%,10%,8%的硝酸溶液中,还是在5%碳酸钠溶液中,三种CuCryFe2Ni2Mn2高熵合金的耐蚀性能总是低于1Cr18Ni9Ti不锈钢。但随着Cr含量的提高,高熵合金的腐蚀速率逐渐减小。   降低Cu含量,增加Ni含量有利于改善高熵合金的耐蚀性能。无论在30%浓硝酸溶液中,还是在8%,10%,12%三种稀硝酸溶液中,CuxCr2Fe2NiyMn2高熵合金体系中的具有较高Cu含量的T5,T6合金总是具有最差的耐蚀性能,而具有最低Cu含量,最高Ni含量的T3合金具有最高的耐蚀抗力,腐蚀抗力基本与1Cr18Ni9Ti不锈钢相当。在5%碳酸钠溶液中的浸泡实验显示,CuxCr2Fe2NiyMn2高熵合金和1Cr18Ni9Ti不锈钢均没有质量的损失,都表现很好的耐腐蚀性能。
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