Tato studie dosáhla řízené přípravy precipitátů L12 na základě výpočtů fázového diagramu. V kombinaci s termodynamickým potenciálem-pH diagramem koroze a TEM pozorováními pasivních vrstev byl systematicky zkoumán mechanismus vlivu obsahu nanometrové fáze L12 na korozní chování vysoko-entropických slitin. Bylo objasněno, že precipitace nanoměřítku L12 fáze pomáhá obohatit Cr prvky v FCC matrici, čímž se zlepšuje stabilita pasivních filmů a odolnost proti růstu důlků. Byla navržena nová strategie k výraznému zvýšení potenciálu důlkové koroze slitin s vysokou -entropií vysrážením nanočástic L12 fází.
Ilustrované vysvětlení
Výpočet fázového diagramu slitin L12- s vysokou entropií poskytuje přesné vodítko pro řízenou přípravu vysokoentropických slitin zpevněných precipitací. Jak je znázorněno na obrázku 1a, slitina Co20Cr15Fe20Ni33Al6Ti6 vykazuje jednoduchou strukturu FCC + L12 v širokém teplotním rozsahu 800-1100 stupňů, čímž se zabrání tvorbě fází B2 a Sigma. Kombinací obrázků 1a a 1b lze přesně řídit velikost fáze L12 a přitom měnit její obsah. Obrázky 1c a 1d předpovídají změny v elementárním složení ve fázích FCC a L12 jako funkci teploty, což může být důležitý důvod pro změnu odolnosti slitiny proti korozi.
Klíčový bod 2: Korozní chování slitin L12 Phase Reinforced High-Entropy Alloys. Obrázek 2a-b ukazuje, že jak se obsah fáze L12 zvyšuje, potenciál důlkové koroze slitiny výrazně stoupá a dosahuje až přibližně 600 mV SCE. Ve srovnání s jinými vícefázovými slitinami s vysokou -entropií nebo tradičními slitinami tato slitina vykazuje významné výhody, pokud jde o její odolnost vůči rovnoměrné korozi a důlkové korozi (obrázek 2c).
Bod 3: Termodynamická stabilita oxidu na dvou-fázovém povrchu se analyzuje pomocí potenciálového-diagramu pH. Obrázky 3a-}b ukazují termodynamickou stabilitu tvorby oxidů na površích FCC fáze a fáze L12. Oxid vytvořený na povrchu FCC fáze je převážně Cr2O3, zatímco oxid vytvořený na povrchu fáze L12 je převážně Al2O3. Cr2O3 má silnější odolnost proti bodové korozi, zatímco Al2O3 se snadno adsorbuje a eroduje Cl- v roztoku obsahujícím chlorid-, má tedy slabší odolnost vůči důlkové korozi. Lze tedy usoudit, že fáze L12 je náchylnější ke korozi ve srovnání s fází FCC.
Bod 4: TEM pozorování pasivačního filmu potvrdilo termodynamickou předpověď. Obrázky 4a-f ukazují, že fáze L12 byla přednostně zkorodována během procesu koroze, ale pasivační film rychle rostl podél spodní FCC matrice a vytvořil zakřivený, ale souvislý a jednotný pasivační film. Tento výsledek byl v souladu s předpovědí potenciálního-grafu pH. Stabilita pasivačního filmu slitiny navíc souvisí hlavně s vlastnostmi matrice FCC a čím vyšší je obsah prvku Cr v matrici FCC, tím stabilnější je pasivační film. Proto zvýšením obsahu fáze L12 a podporou obohacení Cr prvků v FCC matrici (obrázek 1c) lze účinně zlepšit stabilitu pasivačního filmu.
Bod 5: Analýza růstové stability důlkové koroze Za předpokladu, že fáze L12 je zcela rozpuštěna, budou sub-stabilní „pity“ zbylé po rozpuštění dále růst nebo podléhají rekrystalizaci? Obrázek 5a ukazuje elektrochemický proces probíhající v sub-stabilních důlcích důlkové koroze. Zde to, zda může důlek stabilně růst, závisí na konkurenci mezi kinetikou rozpouštění a kinetikou difúze. Pro stejně velké sub-stabilní důlky důlkové koroze by idiff,crit měly zůstat konstantní, jak ukazuje modrá čára na obrázku 5b, zatímco FCC matrice s různým obsahem Cr povedou k významným změnám v kinetice rozpouštění, jak ukazuje červená čára na obrázku 5b. Čím vyšší je obsah Cr v FCC matrici, tím nižší je sklon proudové hustoty vůči potenciálu, proto je pro stabilní růst důlkové koroze vyžadována vyšší kritická podmínka, která zvyšuje odolnost vůči stabilnímu růstu důlkové koroze.
Tato práce významně zvýšila korozní odolnost precipitační -zpevněné vysoko-entropické slitiny regulací obsahu fáze L12. Byly pochopeny distribuční charakteristiky prvků při precipitaci fáze L12, objasněn vliv obsahu vysrážené fáze na korozní chování slitiny s vysokou -entropií a objasněn mechanismus vlivu obsahu fáze L12 na stabilitu pasivačního filmu a proces růstu důlkové koroze.