海洋环境关键防护材料专栏
苏阳阳, 庞旭明, 周成双, 蒲吉斌, 陈晨, 秦学智, 姚宏伟
为了应对海洋环境中金属运动部件普遍面临的磨损-腐蚀耦合失效问题,本研究设计开发了一种耐磨蚀多主元合金。通过CALPHAD相图计算,确定了AlCoCr1.8Fe0.2Ni2.1合金的成分,并采用真空熔炼制备了铸态合金。研究结果表明,该合金具有FCC+B2+BCC三相结构,形成了由FCC网状骨架与纳米级BCC/B2共格组织构成的微观结构。与经典的AlCoCrFeNi2.1多主元合金相比,AlCoCr1.8Fe0.2Ni2.1合金的屈服强度提升了100 MPa,硬度增加了120 HV,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的磨蚀率降低了30%,腐蚀电流密度降低了84%,且其钝化膜的稳定性显著提升。这归因于较高的Cr含量促进了富Cr纳米相在B2基体中的共格析出,大量的共格相界阻碍了位错运动,从而提高了合金的强度。同时,大量共格相界也促进了表面再钝化速率,进一步提升了合金的耐磨蚀性能。该研究为海洋工程金属结构材料的设计提供了新的思路。