电子束蒸发沉积Al-Fe-C0-Cr-Ni-Cu高熵合金涂层耐蚀性研究.pdf

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1、第53卷第5期大连理工大学学报V01．53，No．52013年9月JournalofDalianUniversityofTechnologySept．2013文章编号：i000—8608(2013)05-0689—06电子束蒸发沉积Al—Fe—C0一Cr·Ni-Cu高熵合金涂层耐蚀性研究牛雪莲，王立久，孙丹，董晶亮，李长明(大连理工大学建设工程学部建材研究所，辽宁大连116024)摘要：研究电子束蒸发方法在工业常用的钢筋基体表面制备ALFeCoCrNiCu(一0．25，0．50，1．oo)高熵合金涂层的工艺，探讨了铝含量对涂层耐蚀性的

2、影响，并用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和电子探针(EPMA)等手段对涂层的物相、形貌和化学成分进行分析．结果表明：光滑基底上得到的合金涂层表面平整、分布均匀，膜层致密，随着铝含量的升高，制备的高熵合金涂层的晶体结构由简单的FCC结构转变为FCC和BCC混合结构．极化曲线表明，在0．5mol／LHzS04溶液和1mol／LNaC1溶液中，高熵合金涂层和304不锈钢相比具有更好的耐蚀性能．此外，Alo．FeCoCrNiCu高熵合金涂层表现出更全面的耐蚀性和抗孔蚀能力．关键词：高熵合金涂层；电子束蒸发；微观结构；耐腐蚀性能中

3、图分类号：TG146文献标志码：A0引言展潜力的新兴材料[3_8]．基于此种合金的优点，本文尝试在钢筋基底上采用电子束蒸发方法制备高熵合混凝土中钢筋腐蚀的两大主要原因是碳化和金涂层，以实现钢筋耐腐蚀的目的．目前制备薄膜氯离子的侵蚀．根据对我国沿海码头工程的调查的方法有电子束蒸发(E-beamevaporation)[9]、磁研究发现，在大多数引起混凝土结构破坏的原因控溅射法、脉冲激光沉积(PLD)、原子层外延中，钢筋腐蚀破坏占主导地位，由钢筋腐蚀造成的(ALE)等．相比较而言，电子柬蒸发方法具有成混凝土耐久性问题占8O9／6以上．一些

4、海工建筑本低廉、操作简单、成膜较快、方便大面积制备等中，钢筋混凝土钢筋表面的钝化膜由于氯离子渗优点．目前合金的制备和性能研究较为广泛，但是透和浓度积聚而被破坏，混凝土保护层过早地碳用这种方法制备高熵合金涂层并具体应用尚未见化[1]，严重影响了海工建筑的使用寿命．目前，钢报道．本文拟采用此方法在钢筋基底上制备高质筋的防腐蚀技术主要有阻锈剂、表面涂层、阴极保量的高熵合金涂层，并对制备工艺、涂层形貌、化护法和提高混凝土的性能，前三种方式是直接地学组成以及耐蚀性等进行系统的研究．改善钢筋的耐腐蚀性能，而后者是采取间接的方式改善钢筋耐腐蚀性能．

5、应用最广泛、最有效的方1实验过程法是亚硝酸盐类阻锈剂，但是这类产品用量不足会加速钢筋腐蚀，过量会对环境和人体健康有负1．1材料和实验过程面影响，因而开发一种防止钢筋腐蚀的新技术或利用真空电弧熔炼法，所用的原材料为高纯新产品成为提高水工、海工钢筋混凝土建筑物耐铝(99．9999)、高纯铁(99．99)、高纯镍久性面临的巨大挑战．(99．999)、高纯钴(99．95)、高纯铬Yeh等[2]1995年突破材料设计的传统观念，(99．98)、高纯铜(99．999)，按照所需的物质提出了新的合金设计理念，制备了多元高熵合金，的量比配料，在高纯氩

6、气保护下放在电弧炉中真由于其具有较高的强度、硬度及耐高温、耐腐蚀、空熔炼样品，反复熔炼3～4次，以确保铸锭均匀，抗氧化等优良性能而备受关注，成为一种具有发将制备的不同成分配比的圆形AIFeCoCrNiCu收稿日期：2012—09—09；修回日期：2013—07-08．基金项目：“十一五”国家科技支撑计划资助项目(重大项目2006BAJ04A04)；辽宁省教育厅资助项目(2008282)．作者简介：牛雪莲(1982一)，女，博士，E-mal：xlniu521(~gmaikcom；王立久(1945一)，男，教授，博士生导师，E-mail：

7、]jwang450320(~163．o。nL大连理工大学学报第53卷(z0．25，0．50，1．00)高熵合金作为蒸发材料．说明A1FeCoCrNiCu中出现了类似A1Ni结构的实验用的基底材料为工业常用钢筋，将其做成板有序的BCC结构，形成FCC+BCC的混合结构．状，切割成20mmX20mmX2mm的方片，使用分析表明，Al元素含量增加使元素发生偏聚，导800#和1000#砂纸打磨，经除油、超声波处理清致晶格尺寸畸变，体积膨胀，体心立方结构的体积洗吹干．涂层的制备采用DZS一500型电子束蒸发分数和硬度都逐渐增大，晶格的畸变降低了

8、晶胞镀膜机，沉积的工艺参数：本底真空度<3．0×的完整程度，散射增强，从而衍射峰强度降低．从1OPa，镀膜气压2．O～2．4Pa，枪电压6kV，束图1中看出，3个涂层样品的图谱均为单一的衍流5O～100mA，衬底温度20