حققت هذه الدراسة تحضيرًا يمكن التحكم فيه لرواسب L12 بناءً على حسابات مخطط الطور. بالاشتراك مع مخطط الأس الهيدروجيني المحتمل - للتآكل وملاحظات TEM للأفلام السلبية، تم التحقيق بشكل منهجي في آلية تأثير محتوى المرحلة L12 النانوية على سلوك التآكل للسبائك ذات الإنتروبيا العالية -. تم توضيح أن ترسيب الطور L12 النانوي يساعد على إثراء عناصر الكروم في مصفوفة FCC، وبالتالي تحسين ثبات الأفلام المنفعلة ومقاومة نمو التنقر. تم اقتراح استراتيجية جديدة لزيادة احتمالية تأليب السبائك ذات الإنتروبيا العالية -بشكل ملحوظ عن طريق تعجيل مراحل L12 النانوية.
شرح مصور
يوفر حساب مخطط الطور لسبائك L12- ذات الإنتروبيا العالية إرشادات دقيقة للتحضير الذي يمكن التحكم فيه للسبائك ذات الإنتروبيا العالية المعززة بالترسيب. كما هو مبين في الشكل 1أ، تعرض سبيكة Co20Cr15Fe20Ni33Al6Ti6 بنية FCC + L12 بسيطة ضمن نطاق درجة حرارة واسع يتراوح بين 800-1100 درجة، مما يتجنب تكوين مرحلتي B2 وSigma. من خلال الجمع بين الشكلين 1أ و1ب، يمكن التحكم بدقة في حجم المرحلة L12 مع تغيير محتواها. يتنبأ الشكلان 1 ج و1 د بالتغيرات في التركيبة العنصرية داخل مرحلتي FCC وL12 كدالة لدرجة الحرارة، وهو ما قد يكون سببًا مهمًا لتغيير مقاومة السبائك للتآكل.
النقطة الأساسية 2: سلوك التآكل للسبائك ذات الإنتروبيا العالية المعززة بمرحلة L12. يوضح الشكل 2أ-ب أنه مع زيادة محتوى الطور L12، ترتفع احتمالية تآكل السبيكة بشكل ملحوظ، حيث تصل إلى ما يقرب من 600 مللي فولت SCE. بالمقارنة مع غيرها من السبائك متعددة الأطوار ذات الإنتروبيا العالية - أو السبائك التقليدية، تظهر هذه السبيكة مزايا كبيرة من حيث مقاومتها للتآكل الموحد والتآكل المنخري (الشكل 2ج).
النقطة 3: يتم تحليل الاستقرار الديناميكي الحراري للأكسيد على سطح الطور - من خلال مخطط الرقم الهيدروجيني - المحتمل. توضح الأشكال 3 أ - ب على التوالي الاستقرار الديناميكي الحراري لتكوين الأكسيد على أسطح طور FCC ومرحلة L12. يتكون الأكسيد المتكون على سطح الطور FCC أساسًا من Cr2O3، بينما يتكون الأكسيد المتكون على سطح الطور L12 بشكل أساسي من Al2O3. يتمتع Cr2O3 بمقاومة أقوى للتآكل التنقري، بينما يتم امتصاص Al2O3 بسهولة وتآكله بواسطة Cl- في المحلول المحتوي على الكلوريد-، وبالتالي تكون مقاومة التآكل أضعف. ولذلك، يمكن أن نستنتج أن المرحلة L12 أكثر عرضة للتآكل مقارنة بمرحلة FCC.
النقطة 4: أكدت مراقبة TEM لفيلم التخميل التنبؤ الديناميكي الحراري. أشارت الأشكال 4أ-و إلى أن الطور L12 قد تآكل بشكل تفضيلي أثناء عملية التآكل، لكن فيلم التخميل نما بسرعة على طول مصفوفة لجنة الاتصالات الفيدرالية السفلى، مشكلاً فيلم تخميل منحني ولكنه مستمر وموحد. كانت هذه النتيجة متوافقة مع التنبؤ بالرسم البياني للرقم الهيدروجيني - المحتمل. علاوة على ذلك، يرتبط استقرار فيلم التخميل السبائكي بشكل أساسي بخصائص مصفوفة لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC)، وكلما زاد محتوى عنصر الكروم في مصفوفة لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC)، كلما كان فيلم التخميل أكثر استقرارًا. ولذلك، من خلال زيادة محتوى المرحلة L12 وتعزيز إثراء عناصر الكروم في مصفوفة لجنة الاتصالات الفيدرالية (الشكل 1C)، يمكن تحسين استقرار فيلم التخميل بشكل فعال.
النقطة 5: تحليل استقرار نمو التآكل الحفري بافتراض أن مرحلة L12 قد تم إذابتها بالكامل، هل ستستمر "الحفر" شبه المستقرة-المتروكة بعد الذوبان في النمو أم ستخضع لإعادة البلورة؟ يوضح الشكل 5أ العملية الكهروكيميائية التي تحدث داخل حفر التآكل شبه المستقرة-. هنا، ما إذا كان يمكن أن ينمو التنقر بشكل ثابت يعتمد على المنافسة بين حركية الذوبان وحركية الانتشار. بالنسبة لنفس الحجم الفرعي - من حفر التآكل المستقرة، يجب أن تظل idiff وcrit ثابتة، كما هو موضح بالخط الأزرق في الشكل 5 ب، في حين أن مصفوفات لجنة الاتصالات الفيدرالية ذات محتويات الكروم المختلفة ستؤدي إلى تغييرات كبيرة في حركية الذوبان، كما هو موضح بالخط الأحمر في الشكل 5 ب. كلما زاد محتوى الكروم في مصفوفة FCC، انخفض ميل الكثافة الحالية مقابل الإمكانات، وبالتالي مطلوب حالة حرجة أعلى للنمو المستقر للتآكل التنقري، مما يزيد من مقاومة النمو المستقر للتآكل التنقري.
أدى هذا العمل إلى تحسين مقاومة التآكل في السبائك -المعززة للإنتروبيا العالية- بشكل كبير من خلال تنظيم محتوى الطور L12. تم فهم خصائص توزيع العناصر أثناء ترسيب الطور L12، وتم توضيح تأثير محتوى الطور المترسب على سلوك التآكل للسبائك عالية - الإنتروبيا، وتم توضيح آلية تأثير محتوى الطور L12 على ثبات فيلم التخميل وتم توضيح عملية نمو التآكل.