AlxCoCrFeNi合金析出相与钝化膜耦合机制对点蚀行为影响的透射电子显微学研究

The non-equimolar complex phases (nanocrystalline phases and complex multi-phase) high-entropy alloys (HEAs) have been an important part of the development of new HEAs. A key problem to be solved is how to understand the coupling interaction between the precipitated phase and passive film for the structural characters on the alloy surface in corrosive solution environments. Lots of research has shown that complex phases are key factors to the pitting corrosion resistance of HEAs, but the coupling interaction mechanism between the precipitated phase and passive film (native passive film) is still not clear. In this project, we will study the alloying effects of Al on the transition behavior of the microstructure and pitting corrosion resistant properties of the AlxCoCrFeNi(x=0.25,0.75,1.5) with aberration-corrected transmission electron microscopy (Cs-corrected TEM), exploring the coupling interaction effect between the precipitated phase and passive film on the corrosion resistance of HEAs. By studying the effect of the precipitated phase for initial site where local dissolution preferentially occurs, and the composition even evolution behavior during the the corrosion process for passive film(native passive film) of HEAs, we will explore the mechanism of the metastable pitting behavior of the AlxCoCrFeNi alloys. For advanced transmission electron microscopy, it is a bridge-building for complex phases HEAs and other conventional alloys to understand the corrosion-failure mechanism which to be applied in certain critical environment.

具有纳米级析出相和多组元结构的非等摩尔比固溶体正在取代等摩尔-单相固溶体结构，成为调控高熵合金结构最具潜力的发展方向之一。着眼于结构合金材料的严苛服役环境和表面结构性质，影响合金耐点蚀性能的关键问题之一是析出相与钝化膜的耦合机制。虽然很多研究都表明了多相组元、特别是纳米级析出相直接影响高熵合金点蚀性能，但是其中析出相与钝化膜的耦合作用机制尚不清楚。本项目拟利用球差校正电镜及多样的电子显微学技术手段，探讨析出相特征对AlxCoCrFeNi（x=0.25,0.75,1.5）高熵合金点蚀及局域溶解行为的影响，重点阐明析出相与钝化膜的耦合作用机制；研究纳米级析出结构组成对点蚀形核初始位置的影响，揭示析出相与基体表面的钝化膜（自然生长氧化膜）组成及在腐蚀过程中的局域演变机制。本项目的开展将为解决多相高熵合金以及其他合金在腐蚀环境中的失效机制，从先进电子显微学角度搭建坚实的桥梁和平台。

具有纳米级析出相和多组元结构的非等摩尔比固溶体正在取代等摩尔-单相固溶体结构，成为调控高熵合金结构最具潜力的发展方向之一。着眼于结构合金材料的严苛服役环境和表面结构性质，影响合金耐点蚀性能的关键问题之一是析出相与钝化膜的耦合机制。虽然很多研究都表明了利用多相组元和纳米级析出相直接影响高熵合金点蚀性能，但是其中析出相与钝化膜的耦合作用机制尚不清楚。本项目拟利用球差校正电镜及多样的电子显微学技术手段，研究纳米级析出结构组成对点蚀形核初始位置的影响，揭示析出相与基体表面的钝化膜（自然生长氧化膜）组成及在腐蚀过程中的局域演变机制。.本项目重点研究了AlxCoCrFeNi（X=0.25, 0.75, 1.0, 1.5）合金的析出相演变和亚稳态点蚀行为。研究发现，随着Al含量的增加，富（Cr, Fe）相的结构由FCC相（A1相结构）向BCC相（A2相结构）转变，并且其形态由条状向球形转变。同时，富（Al, Ni）相的增加导致了抗腐蚀性能的降低。其中Al0.25CoCrFeNi合金是FCC单相结构，Al0.75CoCrFeNi合金是FCC相和B2相混合结构，而Al1.0CoCrFeNi 和 Al1.5CoCrFeNi 合金是A2相和B2相的混合结构。 Al1.5CoCrFeNi合金由于其最多的富（Al, Ni）相含量，其抗腐蚀性能最差。虽然相界面处元素偏聚和巨大的腐蚀电位差被认为是电偶腐蚀的驱动力，但钝化膜的特性仍然是AlxCoCrFeNi合金抗腐蚀性能的决定性影响因素。.本项目的开展将为解决多相高熵合金以及其他合金在腐蚀环境中的失效机制从先进电子显微学角度搭建坚实的桥梁和平台。