【摘 要】
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CoCrFeMnNi系合金是被广泛研究的、最典型的FCC型高熵合金,但各元素含量和退火处理对这类合金显微组织及耐蚀蚀的影响规律还不完善。本文通过电弧熔炼制备了不同成分的合金,利用XRD、OM、SEM-EDS、EBSD、EIS等手段研究了仅改变2个元素含量的CoxCr Fe Mn Ni2-x、CoxFe Mn Ni3-x、CoyFe3-yMn Ni和Co FezMn Ni3-z合金在铸态时和经600
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CoCrFeMnNi系合金是被广泛研究的、最典型的FCC型高熵合金,但各元素含量和退火处理对这类合金显微组织及耐蚀蚀的影响规律还不完善。本文通过电弧熔炼制备了不同成分的合金,利用XRD、OM、SEM-EDS、EBSD、EIS等手段研究了仅改变2个元素含量的CoxCr Fe Mn Ni2-x、CoxFe Mn Ni3-x、CoyFe3-yMn Ni和Co FezMn Ni3-z合金在铸态时和经600～1000°C真空退火后的显微组织及耐蚀性变化规律。实验结果表明,除Co1.75Cr Fe Mn Ni0.25合金由FCC+HCP相组成外,铸态Co-Fe-Mn-Ni和CoxCr Fe Mn Ni2-x高熵合金均由FCC单相组成,其显微组织为编织网状的树枝晶。随着Co含量的增加,铸态合金的枝晶变得更加发达。电化学研究表明,对于含20 at.%Cr的CoxCr Fe-Mn Ni2-x合金,其在铸态时的耐蚀性较大程度的受Cr和Ni元素的影响。由于较高的Cr含量,合金的耐蚀性显著提升并优于304L不锈钢。对于不含Cr的Co-Fe-Mn-Ni高熵合金,其铸态时的耐蚀性能则主要受Ni含量的影响。随着Ni含量的下降,合金的耐蚀性能显著降低。经600～1000°C真空退火后,CoxCr Fe Mn Ni2-x和Co-Fe-Mn-Ni合金的显微组织变化规律相似,合金的耐蚀性出都呈现出一个先降低后升高的变化规律。600°C退火后,合金中仍保持明显的枝晶组织,但枝晶主干被截断,使枝晶开始淡化和细化。这些不稳定的晶界降低了合金的耐蚀性,并低于有发达枝晶组织的铸态合金。800°C退火120 h后,CoxCr Fe Mn Ni2-x合金中枝晶基本消失,已转变为粗大的并包含大量亚晶的等轴晶。虽然晶界较为粗大曲折,但CoxCr Fe Mn Ni2-x合金的耐蚀性仍得到明显提升。在不含Cr的Co-Fe-Mn-Ni合金中,提高Co含量或降低Ni含量后,合金的枝晶组织依然存在,说明原子扩散较为缓慢,需要更高的退火温度才能使枝晶消失。1000°C退火后,CoxCr Fe Mn Ni2-x合金中形成了粗大的等轴晶,晶界变得平滑细小,数量明显减少,耐蚀性也得到显著提升。在Co-Fe-Mn-Ni基高熵合金中,1000°C退火后的晶粒尺寸超过250μm,一个视场中仅能观察到几个粗大的块状晶粒。但由于不含Cr,Co-Fe-Mn-Ni合金的耐蚀性仍低于304L不锈钢。此外,延长退火时间可显著提升CoxCr Fe Mn Ni2-x的耐蚀性,但会使不含Cr的Co-Fe-Mn-Ni合金的耐蚀性有所降低。这些研究结果将为FCC型高熵合金的组织和耐蚀性调控奠定基础。
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