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本研究基于高熵效应,探索研究了真空电弧炉熔炼新型多组元不锈钢的组织与性能。各成分系列中元素摩尔添加含量如下:(1)含Co元素的Fex Cr13Cu3(Co Ni Mn Mo)(84-x)系,铁含量x设定为35 at.%,50 at.%和65 at.%;(2)低成本无Co元素的Fex Cr13Cu3(Ni Mn Mo)(84-x)系,铁含量x设定为35 at.%,50 at.%和65 at.%;(3)添加Al、Ti元素的Fe65Crx Cuy(Co Ni Mn Mo Al Ti)(35-x-y)系列,该成分具有显著时效硬化效应。为了研究Cr和Cu含量的影响,分别设定x为13 at.%和18 at.%,y为3 at.%和5 at.%。实验结果表明:含Co成分Fex Cr13Cu3(Co Ni Mn Mo)(84-x)系列中当Fe含量为35at.%和50at.%时,凝固相结构为FCC固溶体和Fe2Mo金属间化合物。随着铁含量增加,Fe2Mo析出量明显减少且硬度下降,当Fe含量达到65at.%时相结构转变为单一的FCC固溶体,Fe2Mo相完全消失,组织中成分偏析减小,硬度降至182HV。在1mol/L H2SO4溶液中的耐蚀性研究显示,铁含量增加导致合金耐蚀性能降低,但含铁65 at.%的Fe65Cr13Co4.75Mn4.75Mo4.75Ni4.75Cu3成分耐蚀性能仍然与相同条件下制备的典型Cr-Ni系奥氏体不锈钢00Cr19Ni14Mn2耐蚀性能接近。无Co成分Fex Cr13Cu3(Ni Mn Mo)(84-x)系列中当Fe含量为35at.%和50at.%时,凝固相仍然为FCC固溶体和Fe2Mo金属间化合物。但与含Co不锈钢系列中对应成分相比,去除Co元素之后各合金中成分偏析更加严重,Fe2Mo含量明显增多且不利于耐蚀性能。当Fe含量为65at.%时Fe2Mo相完全消失,相结构转变为FCC+BCC两相固溶体。添加Al、Ti元素的Fe65Crx Cuy(Co Ni Mn Mo Al Ti)(35-x-y)成分系列凝固组织均为单一bcc相结构的等轴晶,且具有显著的时效硬化效果。Fe65Cr13Cu3Co3.1Ni3.1Mn3.1Mo3.1Al3.1Ti3.1成分凝固硬度为476HV,500℃最大时效硬度达到584HV,明显高于传统17-4PH沉淀硬化不锈钢400~500HV的最大时效硬度,且在H2SO4溶液中耐蚀性明显优于购买的商业17-4PH沉淀硬化不锈钢。进一步研究发现,随着该成分中添加C元素含量的提高,合金的时效硬度增加但耐蚀性变差;Cu含量从3 at.%增加至5 at.%,合金耐蚀性显著性下降;Cr含量从13 at.%增加至18 at.%,Fe60Cr18Co3.1Ni3.1Mn3.1Mo3.1Cu3Al3.1Ti3.1在所有研制成分中具有最佳的耐蚀性能,且时效硬度可高达到630HV。本文探索性研制结果表明:虽然多组元不锈钢成分设计复杂,但当铁含量接近65 at.%时并不会造成凝固组织形成大量复杂金属间化合物和严重成分偏析。不同成分多组元不锈钢可具有单相奥氏体不锈钢结构,双相不锈钢fcc+bcc两相结构和具有显著时效硬化效应的沉淀硬化不锈钢简单bcc固溶体结构。相结构变化导致不同成分合金硬度发生相应变化。同时,部分成分耐蚀性可与相同条件下制备的Ni-Cr奥氏体不锈钢相媲美。特别是含Al、Ti的Fe60Cr18Co3.1Ni3.1Mn3.1Mo3.1Cu3Al3.1Ti3.1沉淀硬化不锈钢时效硬度和耐蚀性能均远高于传统的17-4PH沉淀硬化不锈钢。表明多组元不锈钢的探索研制具有一定意义并值得后续进一步深入研究。