Ovim istraživanjem postignuta je kontrolirana priprema precipitata L12 na temelju izračuna faznog dijagrama. U kombinaciji s termodinamičkim potencijalom-pH dijagramom korozije i TEM promatranjima pasivnih filmova, sustavno je istražen mehanizam utjecaja sadržaja L12 faze nanorazmjera na korozijsko ponašanje visoko-entropijskih legura. Pojašnjeno je da taloženje L12 faze u nanorazmjerima pomaže obogatiti Cr elemente u FCC matrici, čime se poboljšava stabilnost pasivnih filmova i otpornost na rast pitinga. Predložena je nova strategija za značajno povećanje potencijala pitinga visoko-entropijskih legura taloženjem L12 faza na nanoskali.
Ilustrirano objašnjenje
Izračun faznog dijagrama L12-legura visoke entropije daje točne smjernice za kontroliranu pripremu legura visoke entropije ojačanih precipitacijom. Kao što je prikazano na slici 1a, legura Co20Cr15Fe20Ni33Al6Ti6 pokazuje jednostavnu strukturu FCC + L12 unutar širokog temperaturnog raspona od 800-1100 stupnjeva, izbjegavajući stvaranje B2 i Sigma faza. Kombinacijom slika 1a i 1b, veličina faze L12 može se precizno kontrolirati dok se mijenja njezin sadržaj. Slike 1c i 1d predviđaju promjene u elementarnom sastavu unutar FCC i L12 faza kao funkciju temperature, što može biti važan razlog za promjenu otpornosti legure na koroziju.
Ključna točka 2: Korozijsko ponašanje visoko-entropijskih legura pojačanih L12 fazom. Slika 2a-b pokazuje da kako se sadržaj faze L12 povećava, potencijal rupičaste korozije legure značajno raste, dosežući do približno 600 mV SCE. U usporedbi s drugim višefaznim visoko-entropijskim legurama ili tradicionalnim legurama, ova legura pokazuje značajne prednosti u pogledu svoje otpornosti na ravnomjernu koroziju i rupičastu koroziju (Slika 2c).
Točka 3: Termodinamička stabilnost oksida na dvo-faznoj površini analizirana je pomoću potencijalnog-pH dijagrama. Slike 3a-b prikazuju termodinamičku stabilnost stvaranja oksida na površinama FCC faze i L12 faze. Oksid koji nastaje na površini FCC faze je uglavnom Cr2O3, dok je oksid koji nastaje na površini L12 faze uglavnom Al2O3. Cr2O3 ima veću otpornost na rupičastu koroziju, dok se Al2O3 lako adsorbira i erodira Cl- u otopini koja sadrži klorid-, stoga ima slabiju otpornost na rupičastu koroziju. Stoga se može zaključiti da je L12 faza osjetljivija na koroziju u odnosu na FCC fazu.
Točka 4: TEM promatranje pasivacijskog filma potvrdilo je termodinamičko predviđanje. Slike 4a-f pokazuju da je L12 faza prvenstveno korodirala tijekom procesa korozije, ali je pasivacijski film brzo rastao duž donje FCC matrice, tvoreći zakrivljeni, ali kontinuirani i jednolični pasivacijski film. Ovaj je rezultat bio u skladu s predviđanjem potencijalnog-pH grafikona. Štoviše, stabilnost pasivizirajućeg filma legure uglavnom je povezana sa svojstvima FCC matrice, a što je veći sadržaj Cr elementa u FCC matrici, to je pasivacijski film stabilniji. Stoga se povećanjem sadržaja L12 faze i promicanjem obogaćivanja Cr elementima u FCC matrici (slika 1c) može učinkovito poboljšati stabilnost pasivacijskog filma.
Točka 5: Analiza stabilnosti rasta rupičaste korozije Pod pretpostavkom da je faza L12 potpuno otopljena, hoće li sub-stabilne "jame" preostale nakon otapanja nastaviti rasti ili se podvrgnuti rekristalizaciji? Slika 5a prikazuje elektrokemijski proces koji se odvija unutar sub-stabilnih jamica rupičaste korozije. Ovdje, hoće li piting moći stabilno rasti ovisi o konkurenciji između kinetike otapanja i kinetike difuzije. Za pod-stabilne jamičaste korozije iste veličine, idiff,crit bi trebao ostati konstantan, kao što je prikazano plavom linijom na slici 5b, dok će FCC matrice s različitim sadržajem Cr dovesti do značajnih promjena u kinetici otapanja, kao što je prikazano crvenom linijom na slici 5b. Što je veći sadržaj Cr u FCC matrici, niži je nagib gustoće struje u odnosu na potencijal, stoga su potrebni viši kritični uvjeti za stabilan rast rupičaste korozije, što povećava otpornost na stabilan rast rupičaste korozije.
Ovaj je rad značajno poboljšao otpornost na koroziju taloženjem-ojačane visoko-entropijske legure reguliranjem sadržaja L12 faze. Shvaćene su karakteristike distribucije elemenata tijekom taloženja L12 faze, razjašnjen je utjecaj sadržaja istaložene faze na korozijsko ponašanje visoko-entropijske legure, te je razjašnjen mehanizam utjecaja sadržaja L12 faze na stabilnost pasivacijskog filma i proces rasta rupičaste korozije.