[发明专利]一种耐低温腐蚀的AlCoz

说明书

本发明属于共晶高熵合金材料技术领域，具体涉及一种耐低温腐蚀的AlCosubgt;z/subgt;CrFeNisubgt;y/subgt;Mosubgt;x/subgt;共晶高熵合金及其制备方法、应用。所述AlCosubgt;z/subgt;CrFeNisubgt;y/subgt;Mosubgt;x/subgt;共晶高熵合金各元素的摩尔分数比为Al：Co：Cr：Fe：Ni：Mo＝1：z：1：1：y：x，其中z为0或1，y为2.1或3，0≤x≤0.5。所述制备方法包括：将原料按摩尔分数配置，通氩气真空电弧熔炼，使原料完全熔化，熔炼过程伴随有电磁搅拌，以达到铸锭成分的均匀性，反复电弧熔炼至少5次，即得所述共晶高熵合金。该合金力学性能优异，具有高强度、高塑性，优异的自钝化能力和耐海水腐蚀性能，可作为船用金属部件使用，尤其是可应用于船用关键金属部件。

技术领域

本发明属于共晶高熵合金材料技术领域，具体涉及一种耐低温腐蚀的AlCo_zCrFeNi_yMo_x共晶高熵合金及其制备方法、应用。

背景技术

随着高熵合金设计理念的提出，打破了传统合金的设计框架，它与传统合金不同，一般由四种及以上金属或非金属元素以等原子比或近等原子比的方式组成。高熵合金独特的高熵效应、迟缓扩散效应、晶格畸变效应以及鸡尾酒效应使其具有许多理想的性质，如高的强度/硬度、良好的耐磨性、良好的耐腐蚀性、良好的高温稳定性等综合性能，这使得高熵合金具有多元化的应用前景，有望在核电站、涡轮机、船用螺旋桨以及水轮机叶片等领域替代传统材料。其中，共晶高熵合金兼具高熵合金和共晶合金特性，流动性能好，可以进行浇铸，成为应用到工业生产中最具潜力的高熵合金。目前，具有面心立方结构(FCC)和有序体心立方结构(B2)的AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金被广泛的研究，该合金展现了优越的室温和低温力学性能，在室温和低温(-70℃和-196℃)时铸态断裂强度超过1GPa，仍具有较好的拉伸塑性；具有高性价比优势的AlCrFeNi₃共晶高熵合金极限断裂强度为1.2GPa，断裂伸长率为10.1％。多项性能指标优于传统船用镍铝青铜合金和不锈钢材料，有望成为新一代船用金属材料。

船用金属在服役过程中极易发生腐蚀，尤其是点蚀现象普遍发生，严重影响设备的正常运行，大大缩短使用寿命，造成严重经济损失，同时也制约着海洋材料的发展和应用。因此，船用金属材料不仅需具有良好的力学性能，还需具有良好的耐腐蚀性能。对推动AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金和AlCrFeNi₃共晶高熵合金在航海领域中的工业化应用，需进一步提升其耐腐蚀性能。由于共晶高熵合金不同相之间的边界是充满晶体缺陷、杂质、合金元素以及原子排列松散和无序的区域，这导致边界能量高、原子处于不稳定状态和存在电位差，容易发生相间腐蚀，而具有强钝化效应的高熵合金能够有效阻止合金在电位差下的电化学腐蚀。B2相原子排列疏松，比FCC相填充率低，因此B2相区域易发生选择性腐蚀。研究表明，添加适量Mo元素可以提高合金在NaCl溶液中抗点蚀能力和钝化膜的稳定性。Chou等研究了Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mox在模拟海洋环境中的电化学性能，发现添加Mo元素提高了合金在NaCl溶液中抗点蚀能力和钝化膜的自我修复能力；代春朵等研究了FeCoNiCrMo_x在NaCl溶液中的腐蚀行为，结果表明Mo的添加使得合金钝化膜中富含Mo氧化物，增强了合金表面钝化膜的稳定性，提高了合金在Cl^-环境中的耐蚀性。综上，即使目前共晶高熵合金具有优异的力学性能，但是耐腐蚀性能仍不满足船用金属使用的要求，因此，提高共晶高熵合金耐腐蚀性能是亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种耐低温腐蚀的AlCo_zCrFeNi_yMo_x共晶高熵合金，并提供了其制备方法，该合金具有高强度，高塑性，优异的自钝化能力和耐海水腐蚀性能，可作为船用金属部件使用，尤其是可应用于船用关键金属部件。采用的技术方案为：