摘要
Fe40Mn20Cr20Ni20高熵合金脱胎于研究最早、最广泛的CoCrFeMnNi高熵合金体系。这种新型无Co非等原子比经济型高熵合金在低温下保持着优异的力学性能，应用前景非常广阔。然而，由于合金中含有较高的Mn含量，导致合金耐蚀性能较差。 在本研究组已经确定了稀土元素La和Ce的掺杂对Fe40Mn20Cr20Ni20高熵合金耐蚀性提升具有积极作用，然而尚不明确在稀土掺杂高熵合金中稀土元素的具体作用如何，以及夹杂物与钝化膜对耐蚀性能的影响。因此，本文选取了稀土元素Ce和Sc作为掺杂元素，就它们对Fe40Mn20Cr20Ni20高熵合金点蚀耐受性提升的效果、点蚀机理以及钝化膜致密性进行了比较系统和全面的研究。主要研究内容和结果如下： 1.对稀土元素Ce和Sc掺杂前后的合金点蚀耐受性进行了系统的电化学行为表征。动电位极化测试和恒电位极化测试结果表明，稀土掺杂可提升合金的亚稳态点蚀电位、稳态点蚀电位和再钝化电位，合金的亚稳态点蚀形核率降低且再钝化能力提升。可以确定稀土Ce和Sc掺杂对合金的耐点蚀性能有积极的影响。 2.利用SEM和EDS等手段对稀土元素Ce和Sc掺杂前后合金中夹杂物的类型、数目和尺寸的变化进行了统计性观察，并对夹杂物在点蚀不同阶段的腐蚀形貌和成分变化进行了细致表征。研究发现，稀土掺杂可降低夹杂物的数量、减小夹杂物的尺寸，并改性夹杂物。Ce掺杂后合金中夹杂物表现出双层的核壳结构，且在腐蚀过程中点蚀扩展路径呈现不规则性。 3.采用EIS和M-S表征了稀土元素Ce和Sc掺杂前后合金钝化膜的致密性，并推导计算了合金中钝化膜的扩散系数。研究发现，稀土Ce和Sc的掺杂可降低钝化膜的点缺陷浓度，提高钝化膜致密性，并降低钝化膜的扩散系数。此外，发现钝化膜致密性与亚稳态点蚀形核率之间存在正相关性。
NETL