摘要
高熵合金由于热力学上的高熵效应、动力学上的延迟扩散效应、结构上的晶格畸变效应和性能上的“鸡尾酒”效应，表现出独特的微观组织结构和优异的性能。非晶态合金由于其短程有序，长程无序的结构特点，具有优异的力学及物理、化学性能。高熵合金具有高的混合熵和合金元素含量，倾向于形成固溶体或非晶等高熵无序相。高熵非晶合金兼具高熵合金和非晶合金的特点，具有广阔的应用前景。但目前报道的高熵合金，非晶形成能力较低，大多形成的是固溶体结构。发掘具有较强非晶形成能力的高熵合金体系对拓展其研究和应用具有重要的意义。 本文以具有较强玻璃形成能力的Zr-Ti-Ni-Cu-Be合金体系为基础，通过分析原子尺寸差(δ)、混合焓(ΔHmix)、混合熵(ΔSmix)、价电子浓度(VEC)和电负性(Δχ)等参数对合金非晶形成能力的影响，设计了ZrxTiNiCuBe(x=1.5、2、2.5、3和3.5at.%)和Zr2TiNiCuBe1-xCox(x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7和1at.%)两个合金体系。ZrxTiNiCuBe(x=1.5、2、2.5、3和3.5at.%)和Zr2TiNiCuBe1-xCox(x=0.1、0.2、0.3和0.4at.%)合金均具有非晶结构，且玻璃转变温度在620K至680K之间，过冷液相温度区间△T在37K至54K之间，具有较强的非晶形成能力和热稳定性。Zr2TiNiCuBe1-xCox(x=0.5、0.6、0.7和1at.%)合金为简单立方结构。 高熵非晶合金由于均匀的组织结构及高的合金元素含量，具有优异的耐蚀性。本文研究了两个体系的合金在H2SO4、NaOH和NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。在1mol/LH2SO4溶液中，两个体系合金自腐蚀电流密度为10-8(A?cm-2)数量级，约为304L不锈钢的1/1000，维钝电流密度均为10-6(A?cm-2)数量级，低于304L不锈钢，钝化区间高达1.4V，ZrxTiNiCuBe(x=1.5、2、2.5、3和3.5at.%)合金的耐电化学腐蚀性能与Ti合金相当，Zr2TiNiCuBe1-xCox(x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7和1at.%)与Cu合金相似；在1mol/LNaOH溶液中，合金自腐蚀电流密度最高为1.6246×10-7A?cm-2，约为304L不锈钢的1/4，维钝电流密度均为10-6(A?cm-2)数量级(Zr2TiNiCuCo除外)，也低于304L不锈钢；在3.5%NaCl溶液中，大部分成分合金的自腐蚀电流密度均为10-8(A?cm-2)数量级，约为304L不锈钢的1/10，Zr2TiNiCuBe1-xCox(x=0.3、0.7和1at.%)为10-7(A?cm-2)数量级，点蚀电位平均为-0.1V，低于304L不锈钢(-0.0574V)，循环极化曲线存在点蚀电位和点蚀转变电位，具有点蚀修复能力， ZrxTiNiCuBe(x=1.5、2、2.5、3和3.5at.%)与Ti合金相当，Zr2TiNiCuBe1-xCox(x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7和1at.%)的耐电化学腐蚀能力在Ti合金与Al合金之间。
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