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作为一种独特的多主元合金,高熵合金的出现打破了传统的合金设计理念,扩展了人们对于多元相图中间区域的认识和理解。由于高熵合金呈现出了许多突出的性能,如高强度、高韧性、良好的耐磨性等,使其作为潜在的结构材料,成为研究热点。目前,对于高熵合金的研究仍处于起步阶段,腐蚀作为结构材料的主要失效形式之一,在开发新型合金材料的过程中,耐蚀性能是必须考虑的重要因素。有研究显示,易钝化元素(如Cr,Ni)的添加,能够使高熵合金具有令人满意的耐蚀性能。然而,对于耐蚀高熵合金的研发仍然存在许多科学问题亟待解决。首先,现有的对高熵合金耐蚀性能的研究,缺乏系统的成分-组织-性能关联性研究;其次,高熵合金的腐蚀行为和耐蚀机理尚不明确;最后,对于如何进行合金成分设计和组织调控来有效提高高熵合金的耐蚀性能缺乏理论的指导。本文系统探索了 Al元素合金化对AlxCoCrFeNi(x=0.3,0.5,0.7)高熵合金微观组织转变以及耐蚀性能的影响。通过全面的微观组织表征和电化学实验,阐明了 AxCoCrFeNi系高熵合金成分-微观组织-耐蚀性能的关系。发现随着Al元素含量的增加,AlxCoCrFeNi高熵合金的微观组织由单相FCC固溶体转变为FCC相与有序/无序BCC相共存的组织。在多相构成的微观组织中存在相间的成分差异,贫Cr的BCC相体积分数的升高会使合金在3.5 wt.%NaCl溶液中的耐蚀性能下降。为了进一步揭示高熵合金腐蚀原理,首先系统研究了AlxCoCrFeNi高熵合金钝化膜特性,发现随合金中Al元素含量的增加,在溶液中合金表面钝化膜中的氧化铝含量提高而氧化铬含量降低,钝化膜的厚度增加,而致密度和保护性降低。其次,研究了AlxCoCrFeNi高熵合金的亚稳态点蚀行为,揭示了腐蚀过程控制因素。通过原位观察高熵合金亚稳态点蚀发生的动态过程,表明亚稳态点蚀的长大和再钝化是受离子扩散控制的,同时还受钝化膜的特性、Cl-与表面活性区域的相互作用、以及微观组织的影响。随后,应用先进的原位电化学-原子力显微镜直观地揭示了 AlxCoCrFeNi高熵合金的局部腐蚀行为。结果显示,随Al元素含量以及BCC相体积分数的增加,主要的局部腐蚀形式由点蚀向界面/相间腐蚀转变,合金的耐局部腐蚀性能逐渐降低。最后,在对AlxCoCrFeNi高熵合金腐蚀原理理解的基础上,通过固溶处理对微观组织和元素分布进行调控。经过1250 ℃,1000小时的固溶处理后,微观组织得到了简化,元素偏聚程度降低,各相表面电子功函数差异降低,最终提高了合金的耐蚀性能。热力学计算结果表明,相图计算能够较为准确的预测高熵合金的相组成,从而能够用来指导高熵合金的热处理工艺设计来获得所需的组织结构以达到耐蚀性的提高。