【摘 要】
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高熵合金具有独特的微观结构和优良的物理化学性能,包括高强度、高塑性、优异的耐高温性能和耐腐蚀性能等,使其在工程领域具有广阔的应用前景。腐蚀作为金属材料主要的失效形式之一,是高熵合金在不同环境下作为结构材料必须考虑的重要因素。目前针对高熵合金耐蚀性能的研究,主要集中在理解成分设计和组织调控对其性能的影响,对高熵合金在不同氯离子浓度、温度和表面粗糙度下的腐蚀行为和耐蚀机理研究尚不明确。本文针对上述问题
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高熵合金具有独特的微观结构和优良的物理化学性能,包括高强度、高塑性、优异的耐高温性能和耐腐蚀性能等,使其在工程领域具有广阔的应用前景。腐蚀作为金属材料主要的失效形式之一,是高熵合金在不同环境下作为结构材料必须考虑的重要因素。目前针对高熵合金耐蚀性能的研究,主要集中在理解成分设计和组织调控对其性能的影响,对高熵合金在不同氯离子浓度、温度和表面粗糙度下的腐蚀行为和耐蚀机理研究尚不明确。本文针对上述问题展开研究,主要研究结果如下:（1）使用真空电弧炉熔炼制备等原子比CoCrFeNi高熵合金,经过轧制和退火对样品进行组织均匀化处理。组织和结构表征结果表明CoCrFeNi高熵合金样品为单相面心立方结构,组织为等轴晶,晶粒尺寸在3～10μm范围内,各元素均匀分布。（2）随着氯离子浓度增加,开路电位逐渐降低,体系的腐蚀倾向性增加;腐蚀电流密度和钝化区电流密度显著增加,点蚀电位逐渐降低,样品的腐蚀速率增加,耐点蚀性能降低;钝化膜电荷转移电阻减小,钝化膜的稳定性和防护性能降低;CoCrFeNi高熵合金样品在不同氯离子浓度中都发生了点蚀,点蚀坑的密度和尺寸均随氯离子浓度增加而增加;接触角逐渐增加,样品在高氯离子浓度的溶液中润湿性较差,但是氯离子浓度的增加仍可以显著降低体系的耐蚀性能。（3）随着表面粗糙度的增加,开路电位先正移后趋于稳定;腐蚀电流密度和钝化区电流密度均增加,样品的腐蚀速率提高,点蚀电位显著降低,较氯离子浓度条件下,耐点蚀性能显著降低,并在较高粗糙度条件下发生显著的亚稳态点蚀,促进点蚀成核;电荷转移电阻降低,钝化膜的稳定性和防护性降低;点蚀坑的密度和尺寸显著增加,并沿打磨方向生长,400#砂纸打磨样品腐蚀破坏最为严重;润湿性测试结果表明,接触角随着表面粗糙度的增加而显著降低,样品表面与溶液接触的实际面积增加。相对于氯离子浓度条件,腐蚀对表面粗糙度具有更高的敏感性。（4）腐蚀电流密度和钝化区电流密度随温度的增加而增加,样品腐蚀速率增加,点蚀电位随温度的增加而降低,样品的耐点蚀性能降低;钝化膜电荷转移电阻随温度升高逐渐降低,钝化膜稳定性和防护性降低;样品在不同温度下都发生了点蚀,相对氯离子浓度和表面粗糙度条件下,点蚀坑的密度和大小增加较小,点蚀对氯离子浓度和表面粗糙度敏感性更高。综上研究结果表明,随着氯离子浓度、温度和表面粗糙度的增加,CoCrFeNi单相高熵合金的腐蚀速度提高,耐点蚀性能逐渐降低,钝化膜稳定性和防护性降低。表面粗糙度高的样品表现出较高的腐蚀敏感性,说明CoCrFeNi高熵合金耐蚀性能对表面粗糙度因素表现更为敏感。本文研究结果可以加深对高熵合金在不同环境下腐蚀机理的理解,进而推动高熵合金在不同腐蚀环境下的实际工程应用。
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