Selle uuringuga saavutati L12 sademete kontrollitav valmistamine faasidiagrammi arvutuste põhjal. Koos passiivsete kilede korrosiooni ja TEM-vaatluste termodünaamilise potentsiaali -pH diagrammiga uuriti süstemaatiliselt nanomõõtmelise L12 faasi sisalduse mõjumehhanismi suure-entroopiaga sulamite korrosioonikäitumisele. Selgitati, et nanomõõtmelise L12 faasi sadestamine aitab rikastada Cr-elemente FCC maatriksis, parandades seeläbi passiivsete kilede stabiilsust ja vastupanu kasvule. Pakuti välja uus strateegia, et märkimisväärselt suurendada suure-entroopiaga sulamite täppide tekkepotentsiaali, sadestades nanoskaala L12 faase.
Illustreeritud selgitus
Suure entroopiaga L12-sulamite faasidiagrammi arvutamine annab täpsed juhised sademetega tugevdatud suure entroopiaga sulamite kontrollitavaks ettevalmistamiseks. Nagu on näidatud joonisel fig 1a, on Co20Cr15Fe20Ni33Al6Ti6 sulamil lihtne FCC + L12 struktuur laias temperatuurivahemikus 800–1100 kraadi, vältides B2 ja Sigma faaside moodustumist. Kombineerides jooniseid 1a ja 1b, saab L12 faasi suurust täpselt reguleerida, muutes selle sisu. Joonised 1c ja 1d ennustavad elementide koostise muutusi FCC ja L12 faasides temperatuuri funktsioonina, mis võib olla sulami korrosioonikindluse muutumise oluline põhjus.
2. põhipunkt: L12 faasi tugevdatud kõrge entroopiaga sulamite käitumine korrosioonil. Joonis 2a-b näitab, et kui L12 faasi sisaldus suureneb, suureneb sulami punktkorrosioonipotentsiaal märkimisväärselt, ulatudes kuni ligikaudu 600 mV SCE-ni. Võrreldes teiste mitmefaasiliste suure{9}entroopia sulamitega või traditsiooniliste sulamitega on sellel sulamil märkimisväärsed eelised, kuna see on vastupidav ühtlasele korrosioonile ja punktkorrosioonile (joonis 2c).
Punkt 3: oksiidi termodünaamilist stabiilsust kahe-faasi pinnal analüüsitakse potentsiaali-pH diagrammi kaudu. Joonistel 3a-b on näidatud vastavalt oksiidi moodustumise termodünaamiline stabiilsus FCC faasi ja L12 faasi pindadel. FCC faasi pinnale moodustuv oksiid on peamiselt Cr2O3, samas kui L12 faasi pinnal moodustuv oksiid on peamiselt Al2O3. Cr2O3 on punktkorrosiooni suhtes tugevam, samas kui Al2O3 adsorbeerub ja erodeerub kergesti kloriidi-sisaldavas lahuses oleva Cl- toimel, mistõttu on punktkorrosiooni suhtes nõrgem. Seetõttu võib järeldada, et L12 faas on FCC faasiga võrreldes korrosioonile vastuvõtlikum.
Punkt 4: Passiveerimiskile TEM-vaatlus kinnitas termodünaamilist ennustust. Joonised 4a-f näitasid, et L12 faas oli korrosiooniprotsessi ajal eelistatavalt korrodeerunud, kuid passiveerimiskile kasvas kiiresti mööda alumist FCC maatriksit, moodustades kõvera, kuid pideva ja ühtlase passiveerimiskile. See tulemus oli kooskõlas potentsiaalse-pH graafiku prognoosiga. Veelgi enam, sulami passiveerimiskile stabiilsus on peamiselt seotud FCC maatriksi omadustega ja mida suurem on Cr-elemendi sisaldus FCC maatriksis, seda stabiilsem on passiveerimiskile. Seetõttu saab passiveerimiskile stabiilsust tõhusalt parandada, suurendades L12 faasi sisaldust ja soodustades Cr-elementide rikastamist FCC maatriksis (joonis 1c).
Punkt 5: Punktkorrosiooni kasvustabiilsuse analüüs Kui eeldada, et L12 faas on täielikult lahustunud, kas pärast lahustumist allesjäänud sub-stabiilsed "süvendid" kasvavad edasi või läbivad ümberkristalliseerumise? Joonisel 5a on kujutatud ebastabiilsetes punktkorrosioonisüvendites toimuvat elektrokeemilist protsessi. Siin sõltub see, kas auk võib stabiilselt kasvada, lahustumise kineetika ja difusioonikineetika vahelisest konkurentsist. Sama suurusega sub-stabiilsete punktkorrosioonisüvendite puhul peaks idiff,crit jääma konstantseks, nagu on näidatud sinise joonega joonisel 5b, samas kui erineva Cr-sisaldusega FCC maatriksid põhjustavad olulisi muutusi lahustumiskineetikas, nagu on näidatud punase joonega joonisel 5b. Mida kõrgem on Cr-i sisaldus FCC maatriksis, seda madalam on voolutiheduse ja potentsiaali kalle, seega on punktkorrosiooni stabiilseks kasvuks vajalik kõrgem kriitiline tingimus, mis suurendab vastupidavust punktkorrosiooni stabiilsele kasvule.
See töö suurendas L12 faasi sisalduse reguleerimisega oluliselt sademetega{0}}tugevdatud suure-entroopiaga sulami korrosioonikindlust. Mõisteti elementide jaotuskarakteristikuid L12 faasi sadestamisel, selgitati sadestunud faasi sisalduse mõju kõrge -entroopiga sulami korrosioonikäitumisele ning selgitati L12 faasi sisalduse mõju mehhanismi passiveerimiskile stabiilsusele ja punktkorrosiooni kasvuprotsessile.