中北大学顶刊丨激光粉末床熔融增材制造高熵合金的微观结构-钝化膜-腐蚀行为

近日，中北大学金属凝固控制与精确成形山西省重点实验室的白培康教授团队联合太原科技大学在国际顶刊Corrosion Science上发表最新研究成果“Clarify the role of Nb alloying on passive film and corrosion behavior of CoCrFeMnNi high entropy alloy fabricated by laser powder bed fusion”，研究了Nb合金化对激光粉末床熔融CoCrFeMnNi高熵合金(HEA)钝化膜和腐蚀行为的影响。

本文首次采用激光粉末床熔融LPBF技术制备了CoCrFeMnNiNbx HEA，利用Nb改变了LPBF-CoCrFeMnNi HEA的晶粒尺寸、析出相和夹杂物类型，提高了LPBF-CoCrFeMnNi HEA 的耐腐蚀性能，增加了LPBF-CoCrFeMnNi HEA钝化膜的Cr+Co+Ni+Nb/Fe+Mn，最后论文讨论了“微观结构-钝化膜-腐蚀行为”的关系。

     

Graphical Abstract

研究结果表明：Nb合金化细化晶粒，促进Laves相析出，改变HEA夹杂物类型。通过铌合金化提高了点蚀电位和极化电阻，从而提高了耐腐蚀性。Nb的添加降低了钝化膜的供体和受体密度，并改变了其组成。讨论了“显微组织-钝化膜-腐蚀性能”的关系，阐明了Nb合金化的腐蚀增强机制。

图 1. LPBF-CoCrFeMnNiNbx HEA 样品的光学形貌、晶粒形貌和晶粒尺寸分布，(a)、(d) 和 (g)：Nb0 样品，(b)、(e) 和 (h)：Nb0.1 个样品，(c)、(f) 和 (i)：Nb0.15 样品。

图 2. LPBF-CoCrFeMnNiNbx HEA 的 SEM 形貌、EDS 结果和 XRD 结果，(a)、(b) 和 (c)：Nb0、Nb0.1 和 Nb0.15 样品的 SEM 形貌，(d)：（c）部分的放大形态。(d1)和(d2)：Cr和Nb的EDS图谱结果 (e)三个样品的XRD结果。

(4) 点蚀是LPBF-CoCrFeMnNiHEA在3.5wt%NaCl溶液中的主要腐蚀形式。Nb的添加降低了凹坑成核和凹坑扩展能力，导致Epit-Ecorr增加。凹坑形核率的降低是由于夹杂物类型的变化和钝化性的增强所致。拉夫斯相的存在似乎不利于坑的扩展。