论文部分内容阅读
高熵合金概念的提出,打破了传统合金以一种或两种元素为主元的设计理念。通过不同元素的组合与比例的调整,可以获得具有高强度、高塑性、抗磨损和耐腐蚀等优异性能,高熵合金显示了重要的学术研究价值与广泛的工业应用前景。本研究使用真空电弧炉制备了AlxCoCrCu0.5FeNi高熵合金钮扣状铸锭,利用X射线衍射和电子探针等分析方法研究了合金的微观组织结构,通过显微硬度测试和室温压缩测试研究了合金的力学性能,通过动电位极化测试和交流阻抗频谱测试研究了合金的耐蚀性能。以综合力学性能较好的Al0.1CoCrCu0.5FeNi高熵合金为基础,添加少量的Mo元素,研究Mo元素对其微观组织结构、力学性能和耐蚀性能的影响。研究发现:（1）多种元素混合带来的高熵效应,使得AlxCoCrCu0.5FeNi合金的组织结构比较简单,以枝晶为FCC基体相,枝晶间为同样呈FCC结构的富Cu相。AlxCoCrCu0.5FeNi合金的塑性较好,压缩变形率超过50%,其显微硬度与屈服强度随着Al元素含量的增加而不断提高,Al0.5合金的显微硬度和屈服强度分别达到217HV和301MPa。但是Al元素的添加使合金的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度增大,分别由Al0合金的-193mV和3.66μA/cm2增长到Al0.5合金的-206mV和6.39μA/cm2。（2）加入少量Mo元素后,Al0.1CoCrCu0.5FeNiMoy高熵合金仍呈树枝晶结构,但相组成由最初的FCC基体+FCC枝晶间富Cu相,逐渐转变为FCC基体+σ相。同样,Al0.1CoCrCu0.5FeNiMoy高熵合金的塑性较好,压缩变形率超过50%。随着Mo元素的添加,合金的维氏硬度与屈服强度不断提高,Al0.1Mo0.5合金的显微硬度和屈服强度最大,分别为278HV和346MPa,固溶强化与第二相强化是该系列合金力学性能提高的主要原因。Mo元素的添加提高了Al0.1CoCrCu0.5FeNiMoy高熵合金的耐蚀性,随Mo元素含量的增加,合金的自腐蚀电位先升高后降低,但其变化幅度较小,对于合金耐蚀性影响较小,Al0.1Mo0.1合金的自腐蚀电位最高,为-187mV;合金的自腐蚀电流密度一直减小,Al0.1Mo0.5的自腐蚀电流密度最小,为1.92μA/cm2,是Al0.1Mo0合金的1/3。Mo元素的添加使Al0.1Mo0.3合金和Al0.1Mo0.5合金的钝化区间明显增大,交流阻抗频谱也显示Al0.1Mo0.3合金和Al0.1Mo0.5合金的钝化膜的等效电阻的阻抗值要大于Al0.1Mo0合金和Al0.1Mo0.1合金。Al0.1Mo0.3合金具有较好的综合力学性能与较好的Cl-耐蚀性。