多组元合金是近些年来材料领域研究的热点,从传统的单组元合金到现在的多组元合金,合金设计理念不断推陈出新,通过成分优化开发出具有高硬度、高强度、优异耐磨性及耐蚀性等的多组元合金材料,以期能够在极端工况下得到应用。本文通过真空电弧熔炼工艺制备了 Ni-Al基多组元合金,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电化学工作站及三维形貌仪等手段系统研究了不同合金元素对Ni-Al基合金体系的物相、显微组织和耐蚀性的影响。本文主要研究内容与结论如下:(1)Cr、Co、Fe元素对Ni-Al基多组元合金的物相、显微组织及耐蚀性能具有显著影响。NiAl二元合金主要为单一的有序B2相,显微组织呈粗大的等轴晶。NiAlCr三元合金为B2相和α-Cr固溶体相,羽毛状形貌中心有很多条棒状和细小颗粒状第二相析出,从中心向外呈放射状散开,倾向于垂直羽毛状结构的边界。NiAlCrCo四元合金为B2相和α-(Co,Cr)相,组织呈胞状形貌,凸起处富含Cr元素。NiAlCrCoFe五元合金为B2相和无序BCC相,为典型的调幅分解组织。合金元素的添加整体上优化了耐蚀性,耐腐蚀顺序为:NiAlCrCo>NiAlCrCoFe>NiAlCr>NiAl。NiAl中Cr元素的添加细化了合金组织,促进合金表面Cr或Cr3+钝化膜的生成,提高了其耐蚀性。NiAlCr、NiAlCrCo和NiAlCrCoFe都形成了微观腐蚀电池。NiAlCrCo晶界富Cr、Co,提高了晶界的耐蚀性,耐蚀性优于NiAlCr。Fe的添加恶化NiAlCrCo合金的耐蚀性。(2)Al元素影响NiAlxCrCoFe(x=0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金的物相、显微组织及耐蚀性能。随着Al含量的增加,合金体系的物相由面心立方相(FCC)转变为体心立方相(BCC),显微组织由树枝晶转变为等轴晶,形成明暗交替分布的条棒状或颗粒状组织。耐蚀性随Al含量的增加呈下降趋势,腐蚀类型主要是点蚀,点蚀坑随Al含量的增加由小而浅转变为大而深,甚至出现纵深式贯通。高的Al含量使得合金中Cr的相对含量减少,不利于Cr2O3钝化膜的形成,另一方面Al2O3的钝化膜多孔且分散,保护性差;有序B2相与无序BCC相交替分布,使得相界增多,容易诱发点蚀、击穿的位置增多;腐蚀时形成了大量的微观腐蚀电池,无序BCC相作为阴极,加速富NiAl有序B2相的腐蚀。(3)Mo元素影响MoxNiAlCrCoFe(x=0.3,0.5,0.7,1.0)高熵合金的物相、显微组织及耐蚀性能。四种合金均由无序BCC/B2相和σ相组成,随Mo含量的增加,σ相的峰强增强,表明Mo元素促进了(σ相的生成。显微组织呈树枝晶,晶粒为FeCr型无序BCC相和FeCrMo型σ相的混合相,晶间为富NiAl的有序B2相。根据电化学性能测试分析,随Mo含量的增加耐均匀腐蚀性升高,与无Mo合金相比耐点蚀性得到优化,合金表面的保护性钝化膜不断发生着钝化膜的破裂与自我修复过程。在Cl-溶液中Mo形成具有阳离子选择性的MoO42-离子,这种离子可以促进内部Cr氧化物的生长,产生双极层稳定氧化物相,因此作为有效的点蚀抑制剂,提高了点蚀性能。晶粒作阴极,晶间作阳极发生晶间腐蚀。晶间与晶粒的面积比值逐渐增大,阳极/阴极表面积比逐渐减小,弱化了大阴极小阳极效应,耐蚀性能提高。腐蚀形貌为轻微的点蚀,与无Mo合金相比,点蚀程度较轻。