镀膜对Al0.3CoCrFeNi高熵合金力学及腐蚀性能的影响

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高熵合金一般被定义为由五种及以上的元素按照等原子比或近似等原子比混合形成的固溶体合金,新颖的设计理念和独特的组织结构使其具有许多优异的性能,如高强度、高硬度、高耐磨性以及高热阻等。然而,单论某一类或某一种合金的力学性能,例如具有单一面心立方固溶体结构的合金,它们往往在室温拉伸下表现出很大的塑性变形,但是强度较低。为了优化这类高熵合金的性能,人们采用了热加工和热处理等工艺来提高它们的强度。本文以Al0.3CoCrFeNi高熵合金为基体材料,通过在其表面沉积镍磷非晶镀层,研究镀膜前后合金材料的力学性能以及腐蚀性能的变化。主要研究结果如下:(1)对比未镀膜试样,镀膜试样的屈服强度从275 MPa提高到400 MPa,增加了45%,这主要得益于镍磷非晶镀层较高的强度。有限元模拟结果表明,镀膜试样因非晶镀层的存在可以降低高熵基体上的应力。(2)由于塑性高熵基体能够抑制镍磷镀层在拉伸过程中单一主剪切带的扩展,并延缓其内部的应力/应变集中,使得镍磷非晶合金表现出较大的拉伸塑性。在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中,镀膜试样比未镀膜试样表现出更好的耐腐蚀性能,这主要是因为镍磷非晶镀层化学组成均匀并且不存在微观缺陷。(3)随着化学沉积时间的增加,镀膜试样的屈服强度、抗拉强度和表面硬度也都在提高,但是拉伸塑性在下降。此外,当镀液中还原剂的浓度为20 g/L时,镀膜试样具有较高的屈服强度,达到589 MPa。(4)对不同还原剂浓度下的镀膜试样在室温3.5 wt.%氯化钠溶液中进行电化学性能测试,结果表明,镀膜试样的抗点蚀性能和耐腐蚀性能随着还原剂浓度的增加而提高。
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