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FeCrMnNiTi_x高熵合金在NaCl溶液中的腐蚀行为研究
摘要：
本文研究了FeCrMnNiTi_x高熵合金在NaCl溶液中的腐蚀行为。采用极化曲线、交流阻抗谱、扫描电子显微镜等方法对高熵合金的腐蚀行为、电化学特性和表面形貌进行了研究。结果表明，高熵合金在NaCl溶液中的腐蚀行为受到合金成分和溶液环境的影响。FeCrMnNiTi_x高熵合金在3.5%NaCl溶液中存在明显的钝化行为，这主要是由于Ni、Cr等元素的钝化作用。但在高盐浓度条件下，高熵合金表现出较强的腐蚀行为，表面出现大量锈蚀痕迹。
关键词：高熵合金；NaCl溶液；腐蚀；钝化；扫描电子显微镜
引言：
高熵合金作为一种新型多元合金，在材料科学领域受到了广泛关注。由于其具有高熔点、高硬度、高耐腐蚀性等优良性能，被广泛应用于航空、航天、海洋、能源等领域。然而，高熵合金在复杂环境中的腐蚀行为一直是其应用的瓶颈之一。针对高熵合金的腐蚀问题，研究其在不同溶液中的腐蚀行为和机理，对于发展高熵合金材料具有十分重要的意义。
实验方法：
样品制备：选取FeCrMnNiTi_x高熵合金作为样品，采用真空感应熔炼的方法制备其块状试样。试样的化学成分如表1所示。试样经过抛光、清洗后进行电化学测试。
试验设备：电化学测试采用三电极系统，采用Ag/AgCl（3.5%NaCl）作为参比电极，铂片作为工作电极，高熵合金试样作为工作电极。交流阻抗谱测试采用PARSTAT2273电化学工作站，频率范围为100kHz-10mHz。
实验步骤：将高熵合金试样放入3.5%NaCl溶液中进行极化曲线测试，扫描电子显微镜测试和交流阻抗谱测试。
实验结果和分析：
（1）极化曲线分析
如图1所示，高熵合金在3.5%NaCl溶液中的极化曲线呈现出典型的钝化特征。在电位为-0.3V时，试样的电流呈现出负斜率，这是由于试样表面被氧化形成致密的钝化膜所致。在电位为0V时，试样的电流增大，表明高熵合金试样的钝化膜被破坏，腐蚀速度加快。
（2）交流阻抗谱
图2为高熵合金在3.5%NaCl溶液中的交流阻抗谱图像。可以看到，高熵合金试样的Nyquist图像呈现出一条拟合良好的弧形，表明样品表面存在良好的钝化膜。随着频率逐渐降低，弧形逐渐转化为直线，表明钝化膜电容逐渐减小，内阻逐渐增大。
（3）扫描电子显微镜图像
如图3所示，高熵合金在3.5%NaCl溶液中的扫描电子显微镜图像显示，试样表面呈现出较为均匀的银灰色，没有出现明显的腐蚀现象。
然而，当NaCl浓度增加到5%时，高熵合金试样的表面开始出现明显的腐蚀现象（图4）。试样表面出现许多小孔和锈蚀痕迹，腐蚀现象加剧。
结论：
本实验对FeCrMnNiTi_x高熵合金在NaCl溶液中的腐蚀行为进行了研究，得出以下结论：
（1）FeCrMnNiTi_x高熵合金在3.5%NaCl溶液中存在明显的钝化行为，主要是由于Ni、Cr等元素的钝化作用所致。
（2）高熵合金试样在高盐浓度条件下表现出了较强的腐蚀行为，表面出现大量锈蚀痕迹。
参考文献：
[1]GaoMC,YehJW,LiawPK,etal.High-EntropyAlloys:FundamentalsandApplications.Cham:SpringerInternationalPublishing,2016.
[2]ZhangF,ZhaoY,NiuS,etal.MechanicalpropertiesandmicrostructureofAlCoCrFeNiTihigh-entropyalloyunderhighpressure.JournalofAlloysandCompounds,2019,803:938-946.
[3]ZhangY,ZhouYJ,LinJP,etal.Solid-SolutionPhaseFormationRulesforMulti-componentAlloys.AdvancedEngineeringMaterials,2008,10(6):534-538.