Изучение коррозионной стойкости высокоэнтропийного сплава Al0,5CoCrFeNi1,6Ti0,7 в морской воде

Автор: Самойлова Ольга Владимировна, Яньшина Екатерина Александровна, Остовари Могаддам Ахмад, Трофимов Евгений Алексеевич

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy

Рубрика: Металловедение и термическая обработка

Статья в выпуске: 1 т.22, 2022 года.

Бесплатный доступ

Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) - сравнительно новый вид сплавов и интерес к ним постоянно растет. В отличие от традиционных сплавов, базирующихся на одном-двух основных компонентах, ВЭС включают в себя пять и более компонентов в близких к эквимолярному соотношениях. Известно, что ряд ВЭС проявляют высокий уровень полезных свойств. Такие сплавы сочетают высокую прочность и пластичность, повышенное сопротивление усталости, высокую твердость и износостойкость, высокую термическую стабильность. Разработка новых составов и исследование свойств получаемых высокоэнтропийных сплавов в настоящее время являются актуальными материаловедческими задачами. Создание коррозионностойких ВЭС и исследование их поведения в водных растворах щелочей, кислот и солей обосновывается возможностью нанесения покрытий из ВЭС на изделия, эксплуатируемые в агрессивных водных растворах, в том числе и в морской воде. Настоящая работа посвящена исследованию коррозионной стойкости высокоэнтропийного сплава Al0,5CoCrFeNi1,6Ti0,7 в водном растворе - аналоге морской воды в течение 93 дней с целью определения длительной устойчивости данного сплава при эксплуатации в условиях Северного морского пути. Показано, что данный сплав имеет сложную многофазную структуру, что не ухудшает коррозионную стойкость при эксплуатации в морской воде. ВЭС Al0,5CoCrFeNi1,6Ti0,7 демонстрирует изменение массы по параболическому закону. За все время испытаний прибавка массы составила величину порядка 2,7 мг/см2. Большая часть поверхности исследуемого сплава после испытаний покрыта тонкой оксидной пленкой; в составе пленки преобладают оксиды титана, хрома и никеля.

Еще

Высокоэнтропийные сплавы, коррозионная стойкость, морская вода, защитные пленки, оксид хрома, оксид титана

Короткий адрес: https://readera.org/147236548

IDR: 147236548   |   DOI: 10.14529/met220104

Список литературы Изучение коррозионной стойкости высокоэнтропийного сплава Al0,5CoCrFeNi1,6Ti0,7 в морской воде

  • Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys. Mater. Sci. Eng. A. 2004;375–377: 213–218. DOI: 10.1016/j.msea.2003.10.257
  • Yeh J.-W., Chen S.-K., Lin S.-J., Gan J.-Y., Chin T.-S., Shun T.-T., Tsau C.-H., Chang S.-Y. Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: Novel alloy design concepts and outcomes. Adv. Eng. Mater. 2004;6(5):299–303. DOI: 10.1002/adem.200300567
  • Chen M.-R., Lin S.-J., Yeh J.-W., Chuang M.-H., Chen S.-K., Huang Y.-S. Effect of vanadium addition on the microstructure, hardness, and wear resistance of Al0.5CoCrCuFeNi high-entropy alloy. Metall. Mater. Trans. A. 2006;37:1363–1369. DOI: 10.1007/s11661-006-0081-3
  • Seifi M., Li D., Yong Z., Liaw P.K., Lewandowski J.J. Fracture toughness and fatigue crack growth behavior of as-cast high-entropy alloys. JOM. 2015;67(10):2288–2295. DOI: 10.1007/s11837-015-1563-9
  • Hemphill M.A., Yuan T., Wang G.Y., Yeh J.W., Tsai C.W., Chuang A., Liaw P.K. Fatiguebehavior of Al0.5CoCrCuFeNi high entropy alloys. Acta Mater. 2012;60(16):5723–5734. DOI: 10.1016/j.actamat.2012.06.046
  • Li Z., Pradeep K.G., Deng Y., Raabe D., Tasan C.C. Metastable high-entropy dual-phase alloys overcome the strength-ductility trade-off. Nature. 2016;534:227–230. DOI: 10.1038/nature17981
  • George E.P., Curtin W.A., Tasan C.C. High entropy alloys: A focused review of mechanical properties and deformation mechanisms. Acta Mater. 2020;188:435–474. DOI: 10.1016/j.actamat.2019.12.015
  • Gludovatz B., Hohenwarter A., Catoor D., Chang E.H., George E.P., Ritchie R.O. A fractureresistant high-entropy alloy for cryogenic applications. Science. 2014;345(6201):1153–1158. DOI: 10.1126/science.1254581
  • Yang T., Zhao Y.L., Luan J.H., Han B., Wei J., Kai J.J., Liu C.T. Nanoparticles-strengthened high-entropy alloys for cryogenic applications showing an exceptional strength-ductility synergy. Scripta Mater. 2019;164:30–35. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2019.01.034
  • Qiu Z., Yao C., Feng K., Li Z., Chu P.K. Cryogenic deformation mechanism of CrMnFeCoNi high-entropy alloy fabricated by laser additive manufacturing process. Int. J. Lightweight Mater. Manuf. 2018;1(1):33–39. DOI: 10.1016/j.ijlmm.2018.02.001
  • Kai W., Li C.C., Cheng F.P., Chu K.P., Huang R.T., Tsay L.W., Kai J.J. Air-oxidation of FeCoNiCr-based quinary high-entropy alloys at 700–900 °C. Corr. Sci. 2017;121:116–125. DOI: 10.1016/j.corsci.2017.02.008
  • Butler T.M., Weaver M.L. Oxidation behavior of arc melted AlCoCrFeNi multi-component high-entropy alloys. J. Alloys Compd. 2016;674:229–244. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.02.257
  • Butler T.M., Alfano J.P., Martens R.L., Weaver M.L. High-temperature oxidation behavior of Al-Co-Cr-Ni-(Fe or Si) multicomponent high-entropy alloys. JOM. 2015;67:246–259. DOI: 10.1007/s11837-014-1185-7
  • Dąbrowa J., Cieślak G., Stygar M., Mroczka K., Berent K., Kulik T., Danielewski M. Influence of Cu content on high temperature oxidation behavior of AlCoCrCuxFeNi high entropy alloys (x = 0; 0.5; 1). Intermetallics. 2017;84:52–61. DOI: 10.1016/j.intermet.2016.12.015
  • Rodriguez A.A., Tylczak J.H., Gao M.C., Jablonski P.D., Detrois M., Ziomek-Moroz M., Hawk J.A. Effect of molybdenum on the corrosion behavior of high-entropy alloys CoCrFeNi2 and CoCrFeNi2Mo0.25 under sodium chloride aqueous conditions. Adv. Mater. Sci. Eng. 2018;2018: 3016304. DOI: 10.1155/2018/3016304
  • Wei L., Wang Z., Wu Q., Shang X., Li J., Wang J. Effect of Mo element and heat treatment on corrosion resistance of Ni2CrFeMox high-entropy alloy in NaCl solution. Acta Metallurgica Sinica. 2019;55(7):840–848. DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00558
  • Qiu Y., Thomas S., Gibson M.A., Fraser H.L., Birbilis N. Corrosion of high entropy alloys. Npj Materials Degradation, 2017, vol. 1, pp. 15. DOI: 10.1038/s41529-017-0009-y
  • Birbilis N., Choudhary S., Scully J.R., Taheri M.L. A perspective on corrosion of multiprincipal element alloys. npj Materials Degradation. 2021;5:14. DOI: 10.1038/s41529-021-00163-8
  • Qiu X.W. Corrosion behavior of Al2CrFeCoxCuNiTi high-entropy alloy coating in alkaline solution and salt solution. Res. Phys. 2019;12:1737–1741. DOI: 10.1016/j.rinp.2019.01.090
  • Li Q.H., Yue T.M., Guo Z.N., Lin X. Microstructure and corrosion properties of AlCoCrFeNi high entropy alloy coatings deposited on AISI 1045 steel by the electrospark process. Metall. Mater. Trans. A. 2013;44A:1767–1778. DOI: 10.1007/s11661-012-1535-4
  • Lin C.-M., Tsai H.-L. Evolution of microstructure, hardness, and corrosion properties of highentropy Al0.5CoCrFeNi alloy. Intermetallics. 2011;19:288–294. DOI: 10.1016/j.intermet.2010.10.008
  • Qiu Y., Thomas S., Fabijanic D., Barlow A.J., Fraser H.L., Birbilis N. Microstructural evolution, electrochemical and corrosion properties of AlxCoCrFeNiTiy high entropy alloys. Mater. Des. 2019;170:107698. DOI: 10.1016/j.matdes.2019.107698
  • Liu J., Liu H., Chen P., Hao J. Microstructural characterization and corrosion behaviour of AlCoCrFeNiTix high-entropy alloy coatings fabricated by laser cladding. Surf. Coat. Tech. 2019;361: 63–74. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2019.01.044
Еще
Статья научная