【摘 要】
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CoCrFeMnNi高熵合金（HEA）具有优异的力学性能和抗腐蚀性能,有广泛的应用前景。而埋地管线钢在实际服役环境中受到诸多因素影响,如酸碱土壤环境及交流电干扰,由此威胁到管道的安全运行。所以,探索研究CoCrFeMnNi HEA替代管线钢在上述环境中服役十分有意义,而目前关于这方面的研究鲜有报道,特别是关于CoCrFeMnNi HEA耐蚀性与其组织结构的关联性研究尚无报道。因此,本文采用电化学方
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CoCrFeMnNi高熵合金（HEA）具有优异的力学性能和抗腐蚀性能,有广泛的应用前景。而埋地管线钢在实际服役环境中受到诸多因素影响,如酸碱土壤环境及交流电干扰,由此威胁到管道的安全运行。所以,探索研究CoCrFeMnNi HEA替代管线钢在上述环境中服役十分有意义,而目前关于这方面的研究鲜有报道,特别是关于CoCrFeMnNi HEA耐蚀性与其组织结构的关联性研究尚无报道。因此,本文采用电化学方法、浸泡腐蚀实验及表面分析技术系统地研究了CoCrFeMnNi HEA在碱性土壤模拟溶液中的腐蚀行为和机理。其主要结论如下:（1）CoCrFeMnNi HEA钝化膜的保护性与钝化电位密切相关。膜中Cr2O3的含量及Mn/Mn ox和O2-/OH-的比值随钝化电位的正移而增加。二次钝化膜均匀平整,具有更好的保护性,而一次钝化膜具有一些缺陷和较大的粗糙度,其保护性较差。交流电的施加可破坏钝化膜的完整性和致密性,减薄膜的厚度,改变钝化膜各元素组成物的含量,降低其稳定性和保护性。随交流电流密度的增大,H+容易渗透到膜内部,促进缺陷的产生,提高了点蚀敏感性。在较高的交流电流密度下,试样发生了严重的晶界腐蚀。晶粒内部和晶界处发生了元素的选择性溶解。（2）对铸态CoCrFeMnNi HEA进行不同条件的热处理后发现:随着退火温度的升高和退火时间的延长,HEA的耐蚀性能先升高后降低,而随着冷却速率的减慢,HEA耐蚀性逐渐降低。研究表明750℃保温6 h后水冷试样的耐蚀性能最好。组织结构中的σ析出相和不同种类的夹杂物,与基体发生微电偶腐蚀反应,降低了HEA的耐蚀性能。孪晶的存在也进一步促进点蚀的形成。晶粒尺寸越小,晶界所占比例越大,HEA的点蚀敏感性越高。上述因素也会影响钝化膜的成分与结构及其保护性。而且,组织结构中各部分均发生了元素的选择性溶解。（3）铸态和热处理后的CoCrFeMnNi HEA耐腐蚀性能均优于X80和X100钢。HEA呈现出局部腐蚀特征,腐蚀形态为零星分布的针孔状点蚀,而X80和X100钢表面发生了全面腐蚀,并有大尺寸腐蚀坑存在。热处理后的HEA形成的钝化膜结构致密稳定,含有较多Cr的氧化物和水及更少的Fe O,有利于其钝化膜的保护性;而管线钢钝化膜薄且含有缺陷,对基体的保护性较差。有/无热处理HEA的耐蚀性均优于X80和X100管线钢,且热处理可提升高熵合金的耐蚀性能。
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