Це дослідження досягло контрольованого приготування преципітатів L12 на основі розрахунків фазової діаграми. У поєднанні з діаграмою термодинамічного потенціалу-pH корозії та ТЕМ-спостереженнями пасивних плівок було систематично досліджено механізм впливу вмісту нанорозмірної фази L12 на корозійну поведінку високо-ентропійних сплавів. Було з’ясовано, що осадження нанорозмірної фази L12 сприяє збагаченню елементами Cr у FCC матриці, тим самим покращуючи стабільність пасивних плівок і стійкість до точкового росту. Було запропоновано нову стратегію значного підвищення потенціалу точкової корекції високо-ентропійних сплавів шляхом осадження нанорозмірних фаз L12.
Ілюстроване пояснення
Розрахунок фазової діаграми сплавів з високою ентропією L12- забезпечує точні вказівки для контрольованого приготування сплавів з високою ентропією, зміцнених дисперсійним зміцненням. Як показано на малюнку 1а, сплав Co20Cr15Fe20Ni33Al6Ti6 демонструє просту структуру FCC + L12 у широкому діапазоні температур 800-1100 градусів, уникаючи утворення фаз B2 і Sigma. Комбінуючи малюнки 1a і 1b, розмір фази L12 можна точно контролювати, змінюючи її вміст. Фігури 1c і 1d передбачають зміни елементного складу в фазах FCC і L12 як функцію температури, що може бути важливою причиною зміни корозійної стійкості сплаву.
Ключовий момент 2: Корозійна поведінка високо-ентропійних сплавів, зміцнених фазою L12. Рисунок 2a-b показує, що зі збільшенням вмісту фази L12 потенціал точкової корозії сплаву значно зростає, досягаючи приблизно 600 мВ SCE. Порівняно з іншими багатофазними високо-ентропійними сплавами або традиційними сплавами цей сплав демонструє значні переваги щодо стійкості до рівномірної корозії та точкової корозії (рис. 2c).
Точка 3: Термодинамічна стабільність оксиду на дво-фазній поверхні аналізується за допомогою діаграми потенційного-рН. Фігури 3a-b відповідно показують термодинамічну стабільність утворення оксиду на поверхнях FCC-фази та L12-фази. Оксид, що утворюється на поверхні фази FCC, є переважно Cr2O3, тоді як оксид, що утворюється на поверхні фази L12, є переважно Al2O3. Cr2O3 має вищу стійкість до точкової корозії, тоді як Al2O3 легко адсорбується та розмивається Cl- у розчині, що містить хлорид-, таким чином, має меншу стійкість до точкової корозії. Отже, можна зробити висновок, що фаза L12 більш сприйнятлива до корозії порівняно з фазою FCC.
Пункт 4: Спостереження пасиваційної плівки ТЕМ підтвердило термодинамічний прогноз. Фігури 4a-f показують, що фаза L12 переважно піддається корозії під час процесу корозії, але плівка пасивації швидко зростає вздовж нижньої матриці FCC, утворюючи вигнуту, але безперервну та однорідну плівку пасивації. Цей результат узгоджувався з прогнозом на графіку потенційного -pH. Крім того, стабільність пасиваційної плівки сплаву в основному пов’язана з властивостями FCC матриці, і чим вищий вміст елемента Cr у FCC матриці, тим стабільніша пасиваційна плівка. Таким чином, шляхом збільшення вмісту фази L12 та сприяння збагаченню елементів Cr у FCC матриці (рис. 1c) можна ефективно покращити стабільність пасиваційної плівки.
Пункт 5: Аналіз стабільності росту точкової корозії. Якщо припустити, що фаза L12 повністю розчинена, суб-стабільні «ямки», що залишилися після розчинення, продовжуватимуть рости чи перекристалізуватимуться? На малюнку 5а показано електрохімічний процес, що відбувається в суб-стійких ямках точкової корозії. Тут те, чи може пітінг рости стабільно, залежить від конкуренції між кінетикою розчинення та кінетикою дифузії. Для суб-стабільних точкових корозійних ямок такого ж розміру idiff,crit має залишатися постійним, як показано синьою лінією на малюнку 5b, тоді як FCC матриці з різним вмістом Cr призведуть до значних змін у кінетиці розчинення, як показано червоною лінією на малюнку 5b. Чим вищий вміст Cr у матриці FCC, тим менший нахил густини струму в порівнянні з потенціалом, таким чином, для стабільного розвитку точкової корозії потрібні вищі критичні умови, що підвищує стійкість до стабільного зростання точкової корозії.
Ця робота значно підвищила корозійну стійкість дисперсійно-зміцненого високо-ентропійного сплаву шляхом регулювання вмісту фази L12. З’ясовано характеристики розподілу елементів під час виділення фази L12, з’ясовано вплив вмісту виділеної фази на корозійну поведінку високо-ентропійного сплаву та з’ясовано механізм впливу вмісту фази L12 на стабільність пасиваційної плівки та процес зростання точкової корозії.