高熵合金兼具优异的力学性能、耐磨性与耐蚀性,因而受到广泛关注。其中AlCoCrFeNi₂.₁共晶高熵合金在强度、塑性以及耐腐蚀性方面表现均衡,是复杂海洋环境下结构件的理想备选材料。但制备工艺对高熵合金的微观组织与表面状态起到决定性作用,进而显著影响其腐蚀行为。和真空电弧熔炼、粉末冶金等传统制备工艺相比,增材制造具备材料利用率高、构件形状设计灵活、生产效率高等优势。尤其是激光定向能量沉积(LDED)技术,为调控高熵合金的微观组织与性能提供了可行路径。已有研究表明,激光定向能量沉积制备的AlCoCrFeNi₂.₁共晶高熵合金,其腐蚀性能对工艺参数十分敏感。
由于腐蚀失效大多从材料表面开始,研究人员开发了多种表面处理工艺,例如喷丸、表面机械研磨处理、超声喷丸以及激光冲击强化(LSP),通过调控表层微观组织与应力状态来提升合金耐蚀性能。和其他工艺相比,激光冲击强化具备独特优势:强化效果突出、适用材料范围广、无需后续二次处理,工艺参数与处理区域均可精准调控。激光冲击强化会产生超过10⁷ s⁻¹的极高应变率,引发复杂的微观组织演变,体现在晶粒尺寸、位错密度、溶质元素再分布等方面,这些变化都会极大影响材料的腐蚀反应活性。除此之外,激光冲击强化会在材料表层引入厚层残余压应力,普遍认为残余压应力能够进一步提升耐蚀能力。
尽管已知激光冲击强化诱发的微观组织变化以及残余压应力都会影响腐蚀行为,但二者的作用是相互耦合的,并非简单的叠加关系。现有关于激光冲击强化处理后合金腐蚀性能的研究大多围绕传统合金开展,而经过激光冲击强化的高熵合金的腐蚀响应仍缺乏深入研究,增材制造共晶高熵合金相关的研究更是少见。
本文选用采用最优耐蚀工艺参数通过激光定向能量沉积制备得到的AlCoCrFeNi₂.₁共晶高熵合金,系统研究激光冲击强化工艺对材料表面特征与腐蚀行为的影响,重点分析近表层微观组织的演变规律,以及激光冲击带来的表层改性如何调控钝化膜的生成与稳定性。结合微观组织表征、钝化膜分析以及电化学腐蚀测试,阐明激光冲击强化调控钝化行为的内在机理,为优化海洋环境下先进表面防护策略提供新的思路。
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