Al和Cu共添加对FeCoNiAlCu高熵合金微观组织与腐蚀行为的影响

作     者：李旭 袁嘉驰 张志彬 鲁凯举 蒋斌 梁秀兵 LI Xu;YUAN Jiachi;ZHANG Zhibin;LU Kaiju;JIANG Bin;LIANG Xiubing

作者机构：军事科学院国防科技创新研究院北京100071 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 

基　　金：国家自然科学基金项目(52275225) 

出 版 物：《材料工程》 (Journal of Materials Engineering)

年 卷 期：2025年第53卷第2期

页      码：28-38页

摘      要：在高熵合金中添加适量的Al,Cu原子可以显著提升合金的力学性能,但是关于Al,Cu原子对高熵合金耐腐蚀性能的研究报道较少。为揭示Al,Cu原子对高熵合金腐蚀行为的影响规律,本工作以具有优异力学性能的FeCoNi基中熵合金为研究对象,通过高熵合金成分设计经验公式设计了FCC单相Fe_(25)Co_(25)Ni_(25)Al_(10)Cu_(15)(Al10Cu15)合金以及BCC+FCC双相Fe_(25)Co_(25)Ni_(25)Al_(15)Cu_(10)(Al15Cu10)和Fe_(25)Co_(25)Ni_(25)Al_(20)Cu_(5)(Al20Cu5)合金。XRD物相分析表明,随着Al含量的增加,FCC相占比逐渐降低,BCC占比逐渐提高,与理论计算结果一致。SEM微观组织和EDS分析表明,增加Al的添加量,减少Cu的添加量,晶粒的形貌由树枝晶(Al10Cu15,Al15Cu10)转变为等轴晶(Al20Cu5),枝晶间相的成分也会发生显著变化。Al10Cu15枝晶间的组织为富Cu的FCC相,Al15Cu10枝晶间的组织为富Al,Ni,Cu的BCC相,Al20Cu5晶界的组织为富Fe,Co的FCC相。动电位极化(potentiodynamic polarization,PDP)实验表明,Al含量较高的合金为两相结构,在长周期浸泡过程中容易发生电偶腐蚀,钝化膜的完整性易遭到破坏,导致合金的耐腐蚀性较差。电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)测试表明,随着浸泡时间的延长,Al添加量较高的合金反应电阻会出现显著的下降,与PDP分析结果一致。室温静态浸泡实验表明,与Al10Cu15合金相比,Al15Cu10与Al20Cu5合金在长时间的浸泡下,更容易发生电偶腐蚀。由此可得,过量添加Al原子诱发的第二相,会显著恶化材料的耐腐蚀性能。保证合金组织成分的均匀性,是提升材料耐腐蚀性能的有效手段。

主 题 词：高熵合金 腐蚀行为 微观组织 动电位极化 电化学阻抗 电偶腐蚀 

学科分类：080503[080503] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

核心收录：

D　O　I：10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000301

馆 藏 号：203157306...