摘要
由Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni六种元素设计而成的五元高熵合金被广泛研究，但有关CoCrCuFeMnNi系六元高熵合金的研究却鲜有报道。本课题组已系统研究了Co、Cr元素对CoxCryCuFeMnNi系六元高熵合金的微观组织和性能的影响，在此基础上，本文采用机械合金化和热压烧结工艺制备了CoCrCuFeMnNix(x=0，0.5，1.0，1.5，2.0mol)高熵合金粉末和块体，系统研究了Ni元素对该合金体系的机械合金化行为、热稳定性、力学性能、抗氧化性能和耐蚀性能的影响规律。主要研究结果如下: (1)Ni0、Ni0.5、Ni1.0合金在机械合金化初期(5～15h)，均形成了亚稳态BCC+FCC的双相固溶体结构;随球磨时间的延长，BCC相逐渐消失，最终形成了单一的FCC结构;高镍含量的Ni1和Ni2.0合金在整个机械合金化过程中均形成了单一的FCC结构。粉末经700～900C退火实验表明Ni含量的增加可改善CoCrCuFeMnNix高熵合金粉末的热稳定性。 (2)热压烧结后的Ni0、Ni0.5、Ni1.0、Ni1.5合金均由富Cr的FCC1主相、富Cu的FCC2次要相和少量σ相组成。随着Ni含量的增加，FCC2次要相含量逐渐减少，当Ni含量增加至2.0mol时，合金中的FCC2次要相完全消失，合金的物相结构由FCC相+少量σ相组成。合金硬度和屈服强度随Ni含量的增加呈先增加后减小的趋势，其中Ni1.0合金具有最高的硬度和屈服强度，分别为400HV、1121MPa，其断裂形式为准解理断裂。该合金体系的强化机制主要是固溶强化和第二相强化。 (3)CoCrCuFeMnNix块体高熵合金的抗氧化性能随Ni含量的增加而增加，其中Ni2.0合金具有最小的氧化增重和最小的氧化层厚度，表现出最佳的抗氧化性。该合金体系的氧化机制主要是Mn和Cr的选择性氧化。由于Ni含量的增加，减少了Cr2O3的挥发，增强了高熵合金的迟滞扩散效应和FCC相的热稳定性，从而减少了向合金表面扩散的Mn离子数量，改善了合金的抗氧化性能。 (4)CoCrCuFeMnNix块体高熵合金在3.5％NaCl溶液中的icorr随Ni含量的增加而降低，其中Ni2.0合金具有最小的icorr和较高的极化电阻RCPE以及较高的钝化膜相对厚度CPE1-1，因而其表现出较好的耐蚀性能。该合金体系的耐蚀机制主要是Ni元素促进Ni(OH)2钝化膜的形成，抑制了腐蚀介质的进一步侵蚀，同时富Cu的FCC2相逐渐减少，减弱了合金中原电池的腐蚀程度。
NETL