CuCrFeNiMn基高熵合金的微观组织和耐腐蚀性能研究

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本文采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了Cu0.3Cr2Fe2Ni3Mn2Nbx、CuxCr2Fe2Ni3Mn2Nb0.4Mo0.2、Cr2Fe2Ni3Mn2Nbx三种体系的高熵合金。采用XRD分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对合金的结构和微观组织进行分析,通过测量合金的维氏硬度研究了三种材料的力学性能。通过全浸腐蚀实验和电化学实验研究了三种体系的合金在2wt.%,10wt.%,30wt.%硝酸溶液和3.5wt.%氯化钠溶液中耐腐蚀性能,并同1Cr18Ni9Ti不锈钢作比较。研究发现:Cu0.3Cr2Fe2Ni3Mn2Nbx(x=0,0.2,0.4)高熵合金晶体结构类型主要为FCC结构而Cr2Fe2Ni3Mn2Nbx(x=0.5,1.0,1.5)合金主要为FCC和BCC混合结构,随着Nb含量的增加合金中FCC结构衍射峰强度降低,而合金的硬度显著提高。两种合金系晶间均形成不同形态的初生相。CuxCr2Fe2Ni3Mn2Nb0.4Mo0.2(x=0,0.1,0.2,0.3)高熵合金,当x=0.1,0.2时为单一的FCC结构,晶间形成短棒状初生相;当x=0,0.3时为FCC和BCC混合结构,晶间形成短棒状和针状两种初生相。合金的硬度随着Cu含量的增加先减小后增大,且合金硬度值差别不大。Cu0.3Cr2Fe2Ni3Mn2Nbx和Cr2Fe2Ni3Mn2Nbx高熵合金在2wt.%,10wt.%,30wt.%硝酸溶液和3.5wt.%氯化钠溶液中耐腐蚀性研究表明,合金中添加适量的Nb可以提高合金的耐腐蚀性能,在三种浓度的硝酸溶液中A3合金具有和1Cr18Ni9Ti不锈钢基本相当的耐腐蚀性;在3.5wt.%氯化钠溶液中A3合金的自腐蚀电流密度小于1Cr18Ni9Ti不锈钢。但过高的Nb含量对合金的耐腐蚀性能不利。CuxCr2Fe2Ni3Mn2Nb0.4Mo0.2高熵合金在2wt.%,10wt.%,30wt.%硝酸溶液和3.5wt.%氯化钠溶液中腐蚀速率随着Cu含量增加先降低后升高,10wt.%,30wt.%硝酸溶液中T2合金腐蚀速率和1Cr18Ni9Ti不锈钢相等,耐腐蚀性能较好;在3.5wt.%氯化钠溶液中T2合金的自腐蚀电流密度小于1Cr18Ni9Ti不锈钢。
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