Xülasə: Al0.2CrFeNiCu1.5 yüksək entropiyalı xəlitəli örtük sirkonium xəlitəli çubuq üzərində uğurla hazırlanmışdır. ultra yüksək sürətli lazer örtük texnologiyası. Kaplama substratla yaxşı metallurgiya əlaqəsinə malikdir və çatlar və məsamələr kimi qüsurları yoxdur. Örtünün morfologiyası və enerji spektri skan edilmiş elektron mikroskopiya ilə, örtüyün sərtliyi və korroziyaya davamlılığı isə mikro-Vickers sərtlik ölçən cihazı və elektrokimyəvi iş stansiyası tərəfindən tədqiq edilmişdir. Nəticələr göstərir ki, örtüyün dibi ilə substrat arasında elementlərin qarşılıqlı diffuziyası var, istilik təsir zonasının eni təxminən 86 μm-dir və onun interfeysində şaquli böyüyən sütunvari kristallar müşahidə oluna bilər. Örtük strukturu əsasən boz-qara dendrit zonasından və boz-ağ interdendritik zonadan ibarətdir. Kaplama vahid tərkibə malikdir və sərtlik 690 HV-ə çata bilər. Yüksək entropiyalı ərintinin unikal bərk məhlulun gücləndirilməsi, qəfəsin təhrif edilməsi və yavaş diffuziya təsiri onun yüksək sərtliyinin əsas səbəbləridir. Kaplamanın özünü korroziya cərəyanının sıxlığı 6.241×10−8 A/sm2, polarizasiya müqaviməti 1.181×106 Ω/sm2, müqavimət isə 2.326×106 Ω/sm2 təşkil edir. Al0.2CrFeNiCu1.5 yüksək entropiyalı ərinti örtüyü sirkonium ərintisi substratının korroziyaya davamlılığını yaxşılaşdırır.
Açar sözlər: lazer üzlük; yüksək entropiyalı ərinti örtük; korroziyaya davamlılıq

Sirkonium ərintisi tez-tez yaxşı emal performansı, yüksək korroziyaya davamlılıq, yüksək mexaniki möhkəmlik və aşağı istilik neytron udma dərəcəsi kimi üstünlüklərinə görə nüvə yanacağı üçün üzlük materialı kimi istifadə olunur [1]. Son bir neçə onillikdə sirkonium xəlitəli örtük yüngül su reaktorlarında (LWR) uğurla istifadə edilmişdir və yaxşı radiasiya müqaviməti və korroziyaya davamlılıq göstərmişdir. Bununla belə, sirkonium xəlitəli üzlük yüksək temperaturda su ilə reaksiyaya girərək yanacaq örtüyünün hidrogenin udulma sürətini sürətləndirəcək, hidrogenin kövrəkləşməsinə və hətta atom elektrik stansiyalarında böyük qəzaların əsas səbəblərindən biri olan “hidrogen partlayışına” səbəb olacaqdır.

Hal-hazırda, ənənəvi sirkonium ərintisi örtük artıq dördüncü nəsil reaktor nüvə yanacaq elementlərinin tələblərinə cavab verə bilməz. Mövcud sirkonium ərintisi örtüyünün zəif fiziki, kimyəvi və mexaniki xüsusiyyətlərini nəzərə alaraq, soyuducu qəzaların itirilməsi və dizayn əsaslı qəzaların xaricində, hazırda iki əsas həll yolu var: 1) Paslanmayan polad üzlük kimi yeni üzlük materiallarının tədqiqi və inkişafı, keramik üzlük, odadavamlı metal üzlük və s., məsələn, FeCrAl[2-3], Mo[4-5], MAX faza[6] materialları və silisium karbid lifi ilə gücləndirilmiş silisium karbid kompozit keramika (SiCf/SiC)[1] yüksək temperatura, korroziyaya və oksidləşməyə davamlılıq; 2) FeCrAl, MAX faza və silisium karbid materiallarını birbaşa sirkonium ərintisi səthinə örtə bilən səth örtüyü gücləndirici örtük, beləliklə, bu örtüklər də yüksək temperatur müqavimətinə, korroziyaya və oksidləşmə müqavimətinə malikdir. Ölkədə və xaricdə ən son tədqiqat nəticələrinə görə, silisium karbid keramika kompozit materialları əla performansa malikdir və birbaşa örtük səthinə tətbiq oluna bilər, lakin materialın hazırlanması və qaynaq prosesində hələ də texniki maneələr var. Mo ərintisi örtüyünün yüksək temperaturlu mexaniki xüsusiyyətləri çox yaxşıdır, lakin yüksək temperaturda su buxarı ilə asanlıqla oksidləşir və Mo ərintisi örtüyünün neytron udma dərəcəsi yüksəkdir və iqtisadi səmərəliliyi zəifdir. FeCrAl üzlük yüksək temperaturda güclü korroziya və oksidləşmə müqavimətinə malikdir, həmçinin qəzaya davamlı materialların performans tələblərinə cavab verə bilən radiasiya müqavimətinə malikdir, lakin hazırlıq prosesi nisbətən mürəkkəbdir və dəyəri yüksəkdir [7-9]. Yeni üzlük materiallarının tədqiqi uzun müddət kəşfiyyat tələb edir və materialın performansına, hazırlıq prosesinə və mürəkkəb eksperimental mühitə yüksək tələblərə malikdir. Burada iqtisadi amilləri də nəzərə almaq lazımdır. Kaplamanın hazırkı tərkibini və struktur dizaynını, hazırlanması və xarakterizə üsullarını nəzərə alsaq, nüvə yanacağının sirkonium ərintisi üzlük borusunun səthində örtüyün hazırlanması nüvə reaksiyasının və reaktorda iş şəraitinin dəyişməməsi üstünlüyünə malikdir. Onun texniki mümkünlüyü və qənaətcilliyi qısa müddət ərzində yanacaq örtmə borusunun qəzaya dözümlülüyünü yaxşılaşdırmaq üçün ən çox ehtimal olunan effektiv üsuldur.

Yüksək entropiyalı ərinti, ekvimolyar nisbətdə və ya təxminən ekvimolyar nisbətdə 5 və ya daha çox elementdən ibarət çox əsaslı ərinti materialının yeni növüdür. Unikal kompozisiya dizaynı və mükəmməl hərtərəfli mexaniki xassələri sayəsində geniş diqqəti cəlb etmişdir. 2004-cü ildə təklif edildiyi vaxtdan bəri əlaqəli tədqiqat işlərinin sayı onlarladan on minlərlə artıb və müxtəlif nəzəri tədqiqatlar və yeni ərinti kompozisiyaları artır. Yüksək entropiyalı ərinti, kütləvi metal şüşə və rezin metal son onilliklərdə ən perspektivli üç ərinti hesab olunur [10]. Buna görə yüksək entropiya ərintisi yüksək akademik tədqiqat dəyərinə və sənaye tətbiqi potensialına malikdir və yüksək entropiya ərintisi örtük müxtəlif hissələrin və komponentlərin səthində geniş istifadə olunur. Lazer örtük texnologiyası hazırda yüksək entropiyalı ərinti örtüyünün hazırlanması üçün ən çox istifadə edilən üsullardan biridir. Yüksək entropiyalı ərinti örtüyünə dair çoxlu tədqiqatlar olmasına baxmayaraq, nüvə yanacağı örtüyünün yüksək temperaturlu su buxarının oksidləşmə müqaviməti, termal şok müqaviməti və termal neytron udma kəsişməsi üçün xüsusi tələblərinə görə, yüksək entropiyalı ərintilərin tətbiqi ilə bağlı hələ də az tədqiqat aparılır. nüvə yanacağı ilə örtülmə qəzaya dözümlülük.

Sirkonium ərintisi örtüyünün qorunmasına əsaslanaraq, bu sənəd dizayn tədqiqatları üçün yüksək entropiyalı ərinti örtüklərinin komponentləri kimi beş aşağı istilik neytron udma kəsişmə elementi olan Al, Cr, Fe, Ni və Cu seçir. Sirkonium ərintisi səthində Al0.2CrFeNiCu1.5 yüksək entropiyalı ərinti örtükləri hazırlamaq üçün ultra yüksək sürətli lazer üzlük texnologiyasından istifadə edilir və örtüklərin mikrostruktur və korroziyaya davamlılığı təhlil edilir və öyrənilir.

1 Təcrübə və üsul

1.1 Tozun və örtüyün hazırlanması

Təcrübədə istifadə olunan xammallar bütün metal tozlarıdır: Al tozu, Cr tozu, Fe tozu, Ni tozu, Cu tozu (tərkib ≥99.95%, hissəcik ölçüsü <50 μm), bütün tozlar Tianjin Haoknas Alloy Welding Material Co. , Ltd. Toz əsasən üç mərhələyə bölünən yüksək enerjili top frezeleme üsulu ilə hazırlanmışdır: 1) Orijinal toz və üyüdmə toplarını çəkin. Əvvəlcə 1 mol Al0.2CrFeNiCu1.5 xəlitəli toz çəkin. Al tozu, Cr tozu, Fe tozu, Ni tozu və Cu tozu 0.2:1:1:1:1.5 molyar nisbətdə çəkilmişdir. Çəkildikdən sonra tozların kütlələri: Al tozu 5.39 q, Cr tozu 52.00 q, Fe tozu 55.85 q, Ni tozu 58.69 q və Cu tozu 95.32 q olmuşdur. Sonra üyüdmə topları çəkildi (topun materiala nisbəti kütlə ilə 10:1 idi). Bilyalı frezeleme zamanı daşlama topları ilə toz arasında təsirli toqquşmaların sayını artırmaq və daşlama topları ilə tozun daha dolğun təmasda olmasını təmin etmək üçün 5 növ diametrli (φ = 15, 12, 10, 8) paslanmayan poladdan daşlama topları. , 5 mm) təcrübədə seçilmişdir; 2) Tozların və üyüdülmə toplarının konservləşdirilməsi. Bilyalı frezeləmə zamanı tozların oksidləşməsinin qarşısını almaq üçün konservləşdirmə prosesi arqonla doldurulmuş əlcək qutusunda (99.99%) aparılmışdır. Tozlar və çəkilmiş 5 növ müxtəlif diametrli paslanmayan poladdan üyüdülmə topları paslanmayan poladdan hazırlanmış top freze qabına yerləşdirilərək möhürlənmişdir; 3) Top frezeleme. Bilyalı frezeləmə üçün tam çeşidli planetar bilyalı dəyirmandan (QXQM-4, Çin) istifadə edilmişdir. Sürət 300 rpm/dəq, top frezeleme vaxtı isə 30 saat idi. Lazer üzlük tozlarının hissəcik ölçüsü tələblərinə cavab vermək üçün bilyalı frezelemedən sonra tozlar ələkdən keçirildi və 15 ilə 50 μm arasında olan tozlar toplandı, qurudulub kisələrdə bağlandı.

Bilya ilə işlənmiş yüksək entropiyalı ərinti tozu vakuum qurutma sobasına (DZF-6090AB, Çin) 100 ℃ temperaturda 6 saat yerləşdirildi və sonra gözləmə rejimində istifadə üçün lazer örtüyünün qidalanma barelinə yerləşdirildi. Substrat olaraq φ45 mm-lik sirkonium xəlitəli çubuq seçilmişdir. Sirkonium xəlitəli çubuqun tərkibi Cədvəl 1-də verilmişdir. İstifadədən əvvəl cilalanmış, səthdəki çirkləri və yağ ləkələrini təmizləmək üçün asetondan istifadə edilmişdir. Qurudulmuş sirkonium xəlitəli çubuq lazer üzlük tornasına yerləşdirildi. Sirkonium ərintisi çubuqunda Al0.2CrFeNiCu1.5 yüksək entropiyalı ərinti örtüyü hazırlamaq üçün arqondan qoruyucu atmosfer kimi istifadə edilmişdir. Kaplama zamanı güc və tarama sürəti kimi parametrləri dəyişdirərək, sirkonium ərintisi çubuqla yaxşı birləşən kompozit yüksək entropiyalı ərinti örtük əldə edildi.

1.2 Test və xarakteristikası

Yüksək entropiyalı ərinti örtüklü sirkonium ərintisi çubuqundan məftil kəsmə üsulu ilə bir neçə nümunə bloku kəsildi. Nümunə bloklarının yuxarı səthi üyüdülmüş və cilalanmışdır. Onun mikrostrukturunu müşahidə etmək üçün cilalanmış səthi aşındırıcı ilə işlənmişdir
(aqua regia, etch vaxtı 20 s idi) və enerji dispersiv spektrometri ilə skan edən elektron mikroskopu (Regulus8100, Hitachi) ilə müşahidə edilmişdir. Taşlama və cilalamadan sonra örtünün kəsişməsi mikro Vickers sərtlik test cihazı (MH-6, Çin) ilə sınaqdan keçirilmişdir. Ölçmə örtükün yuxarı səthindən substrata qədər ardıcıllıqla aparılmışdır. Hər dəfə 1.96 N yük və 15 saniyə dayanma müddəti ilə beş nöqtə paralel olaraq sınaqdan keçirildi. Kaplamanın korroziyaya davamlılığı elektrokimyəvi iş stansiyası (Gamry1010, Çin) ilə sınaqdan keçirilmişdir. Testdən əvvəl, örtükdən başqa beş səth bükülmüşdür. Üç elektrodlu akkumulyator sistemindən istifadə edilmişdir ki, burada platin elektrod, doymuş AgCl məhlulu və nümunə müvafiq olaraq köməkçi elektrod, istinad elektrod və işçi elektrod kimi istifadə edilmişdir. Nümunələr otaq temperaturunda elektrolit kimi 3.5% NaCl məhlulu ilə (dəniz suyunda korroziyaya davamlılığı imitasiya edən) elektrokimyəvi üsulla ölçüldü və örtüyün potensiodinamik qütbləşmə əyrisi -1 V ilə 1 V gərginlik diapazonunda və tarama sürətində ölçüldü. 0.5 mV/s. Elektrokimyəvi impedans spektroskopiyası sınağı 0.01 - 100 000 Hz tezlik diapazonu və 0.01 V gərginlik amplitudası ilə sabit açıq dövrə potensialında həyata keçirilib. Nümunələr eyni mühitdə paralel olaraq üç dəfə sınaqdan keçirilib.

2 Nəticələr və müzakirə

2.1 Kaplamanın mikrostrukturunun təhlili

Şəkil 1a lazer örtükdən sonra örtük və sirkonium ərintisi substratı arasındakı interfeysdə kəsişmə morfologiyasını göstərir. Görünür ki, örtük və sirkonium ərintisi substratı arasında yaxşı bir metallurgiya bağı var və çatlar və məsamələr kimi qüsurlar yoxdur. Üzlükləmə zamanı yüksək lazer enerjisi sayəsində örtük və substrat arasında orta eni təxminən 86 μm olan istilikdən təsirlənən zona var. Kaplama ilə istilikdən təsirlənən zona arasındakı interfeysin enerji spektrinin təhlili aparılır. Şəkil 1b-də göstərildiyi kimi, substrat və örtük arasında elementlərin qarşılıqlı yayılması var. Çünki üzlükləmə zamanı yüksək lazer enerjisi örtük və substrat üzərində müəyyən seyreltmə effektinə malikdir [11]. Elementlər arasındakı qarışdırma entalpiyasına görə, entalpiyanın dəyəri nə qədər mənfi olarsa, ikisinin birləşməsi və yayılması bir o qədər asan olar [12]. Hər bir element və sirkonium arasındakı qarışdırma entalpiyası Cədvəl 2-də verilmişdir [13]. Görünür ki, sirkonium ərintisi matrisindəki elementlərin diffuziya qabiliyyəti: Cr＜Cu＜Fe＜Al＜Ni, beləliklə, Ni və Al elementləri aşağıya doğru daha dərin diffuziya edir, Cr, Cu, Fe və Zr-nin qarışdırma entalpiyası isə kiçik, diffuziya yavaşdır və istidən təsirlənən üst hissədə zənginləşdirmək asandır. zona. Eyni zamanda, örtük və istidən təsirlənən zona arasındakı interfeysdə şaquli olaraq böyüyən sütunlu kristallar görünə bilər. Məlumdur ki, ərintilərin bərkimə strukturu əsasən temperatur qradiyentindən (G) və bərkimə sürətindən (R) asılıdır və hərəkətverici qüvvə kimi G ilə daha böyük G/R adətən sütunvari kristallar əmələ gətirir. daha kiçik G/R bərabəroxlu kristallar əmələ gətirmə ehtimalı daha yüksəkdir [14]. Lazerlə örtülmə prosesi zamanı ərimiş hovuzun dibinin və substratın qovşağında istilik yayılması daha sürətli olur və temperatur gradienti daha böyükdür. Ərinmiş hovuzun altından örtüyün yuxarı hissəsinə qədər G/R tədricən azalır. Buna görə də örtükün dibində sütunlu kristalların, örtüyün orta və yuxarı hissələrində isə bərabər oxlu kristalların əmələ gəlmə ehtimalı daha yüksəkdir. Kaplamanın orta və yuxarı hissələrinin kəsik morfologiyası Şəkil 2a-da göstərilmişdir və çat kimi qüsurlar yoxdur. Örtüyün bir hissəsi böyüdüldükdə onun strukturunun əsasən boz-qara dendritlərdən və boz-ağ interdendritik nahiyələrdən ibarət olduğu görünür. Bu, əsasən, atomlar arasında müxtəlif birləşmə qüvvələri ilə əlaqədardır ki, bu da ərintidəki elementlər arasında müəyyən dərəcədə seqreqasiya ilə nəticələnir. Bərk məhlulun gücləndirilməsi yüksək entropiyalı ərintilərin dörd əsas təsirindən biridir. Möhkəm məhlulun əmələ gəlməsi prosesində tərkib elementlərinin çoxluğuna və müxtəlif elementlər arasında böyük bağlanma enerjisinə görə ərintinin ümumi daxili enerjisi yüksək olur. Beləliklə, daxili enerjini azaltmaq üçün elementlər bərk məhlulda ayrılacaqlar [15]. Ümumiyyətlə, elementlər arasında qarışdırma entalpiyası nə qədər mənfi olarsa, heterojen elementlərin seqreqasiya zonasını yaratmaq bir o qədər asan olar. Qarışdırma entalpiyası nə qədər müsbət olarsa, bir o qədər də bir-birini itələmək və homogen elementlərin seqreqasiya zonasını əmələ gətirmək ehtimalı daha yüksəkdir [13]. Cədvəl 2-ə əsasən, Ni və Al-ın qarışdırma entalpiyası -22 kJ/mol-dur, ona görə də ikisi asanlıqla bir yerdə zənginləşərək sabit NiAl fazasını əmələ gətirir; analoji olaraq, Fe və Cr mənfi qarışdırma entalpiyası və güclü elektronmənfiliyi sayəsində FeCr ilə zənginləşdirilmiş fazalar yaratmaq asandır. Cu ilə digər elementlər arasında qarışdırma entalpiyası müsbətdir və bərk məhlul əmələ gətirərkən adətən taxıl sərhəddində zənginləşir. Şəkil 2a-da örtüyün yuxarı hissəsindəki ağ çərçivədəki sahə (b) və örtünün ortasındakı sahə (c) müvafiq olaraq 2b və 2c-də göstərildiyi kimi böyüdülür və təhlil edilir. Görünür ki, örtük boz-qara dendritlərdən və boz-ağ interdendritik bölgələrdən ibarətdir. Onların ayrı-ayrılıqda skan edilməsi göstərir ki, Fe və Cr dendrit bölgəsində, Al və Ni interdendritik bölgədə, Cu dendritlər və dendritlər arasındakı interfeysdə zənginləşir ki, bu da yuxarıdakı qarışdırma entalpiyasının təhlili nəticələrinə uyğundur. Qeyd etmək lazımdır ki, örtüyün yenidən əriyən üst-üstə düşmə sahəsi Şəkil 2a-da da görünə bilər, çünki ultra yüksək sürətli lazer üzlük örtüyü "domino" kimi bir şəkildə örtülmə nisbəti ilə örtülməklə hazırlanır. 70%-dən 90%-ə qədər. Bu sahə dəfələrlə qızdırılacağı üçün burada temperatur qradiyenti kiçikdir və adətən bərabəroxlu kristallar əmələ gəlir.

2.2 Kaplamanın sərtlik təhlili

Şəkil 3, Al0.2CrFeNiCu1.5 yüksək entropiyalı ərinti örtüyünün yuxarı hissəsindən substrata qədər mikroskopik Vickers sərtliyinin paylanmasını göstərir. Yuxarıdan aşağıya, örtük sahəsinə, istilikdən təsirlənən zonaya və substrat sahəsinə bölünür və hər bir sahənin sərtliyi olduqca fərqlidir. Kaplama sahəsindəki ümumi sərtliyin dəyişməsi böyük deyil, örtük tərkibinin vahid olduğunu göstərir. Lazer örtüyünün örtük və substrat üzərində seyreltmə təsirinə görə, istilikdən təsirlənən zonada sərtlik azalmağa başlayır. Kaplamanın sərtliyi substratdan əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir, 690 HV-ə qədərdir ki, bu da substratdan təxminən 1.53 dəfə çoxdur. Kaplamanın yüksək sərtliyi yüksək entropiyalı ərintilərin unikal gücləndirici mexanizmi ilə bağlıdır. Birincisi, bərk məhlulun gücləndirilməsi yüksək entropiyalı ərintilərin əsas gücləndirici mexanizmidir və nəticədə yaranan örtük ümumiyyətlə daha yüksək gücə və sərtliyə malikdir [16]. İkincisi, örtünün komponentləri arasında atom radiusunun böyük fərqinə görə, o, qəfəsin ciddi təhrifinə səbəb ola bilər, dislokasiyaların hərəkətinə mane ola bilər və bununla da örtüyü gücləndirə bilər; yüksək entropiyalı ərintilərin yavaş diffuziya təsiri atomlar arasında diffuziyanı maneə törədir. Qatılaşma sürəti atomlar arasında diffuziya sürətindən çox olduqda, bərk məhlulun əmələ gəlməsinə kömək edəcəkdir [11]. Bundan əlavə, ultra yüksək sürətli lazer örtüyünün sürətli qızdırılması və soyudulması xüsusiyyətləri yavaş diffuziya effektini təşviq edir, bərk məhlulun struktur sabitliyini artırır və örtüyün sərtliyini artırır.

2.3 Örtünün korroziyaya davamlılığının təhlili

Al0.2CrFeNiCu1.5 yüksək entropiyalı ərinti örtüyünün korroziyaya davamlılığını öyrənmək üçün örtüyü və substratı elektrokimyəvi sınaqdan keçirmək üçün 3.5% NaCl məhlulu istifadə edilmişdir. Şəkil 4-də potensiodinamik qütbləşmə əyrisi göstərilir.

Ümumiyyətlə, korroziyaya davamlılıq öz-özünə korroziya potensialı ilə müsbət, öz-özünə korroziya cərəyanının sıxlığı ilə mənfi korrelyasiya olunur [17]. Kaplamanın özünü korroziya potensialı təqribən −0.508 V təşkil edir ki, bu da substratın −1.723 V-lik özünü korroziya potensialı ilə müqayisədə təxminən 2.231 V müsbət yerdəyişmədir; örtüyün öz-özünə korroziya cərəyanının sıxlığı 6.241×10−8 A/sm2 təşkil edir ki, bu da alt qatdan 2 dərəcə aşağıdır və bu örtüyün substratdan daha yaxşı korroziya müqavimətinə malik olduğunu göstərir. Qütbləşmə əyrisinin anod sabitini (βa) və katod sabitini (βc) əldə etmək üçün Tafel xətti ekstrapolyasiya üsulundan istifadə oluna bilər və sonra örtünün polarizasiya müqaviməti Rp Stern-Geary düsturuna əsasən hesablana bilər: (1) .

Burada Icorr özünü korroziya cərəyanının sıxlığıdır. Örtünün və alt qatın hesablanmış elektrokimyəvi parametrləri Cədvəl 3-də verilmişdir. Hesablamanın nəticələrinə əsasən örtüyün polarizasiya müqaviməti 1.181×10'6Ω/sm2 təşkil edir ki, bu da substratın polarizasiya müqavimətindən xeyli böyükdür və 2. substratdan daha yüksək miqyaslı sifarişlər. Qütbləşmə əyrisində bir passivasiya bölgəsi də müşahidə edilə bilər ki, bu da səthdə bir passivasiya filminin meydana gəldiyini göstərir. Pasivasiya sahəsi nə qədər geniş olarsa, örtünün korroziyaya davamlılığı bir o qədər yaxşı olar[18]. Şəkil 4-dən göründüyü kimi, örtük substratdan daha geniş passivasiya bölgəsinə malikdir, bu da onun korroziyaya davamlılığının daha yaxşı olduğunu göstərir.

Örtük və alt təbəqə arasında korroziyaya davamlılıq fərqini daha da aşkar etmək üçün Şəkil 5-də göstərildiyi kimi örtük və alt təbəqənin elektrokimyəvi empedans təhlili aparılmışdır. Empedans spektri adətən bir tutum döngəsindən və endüktans döngəsindən ibarətdir. Kapasitans dövrəsi yükün ötürülməsi ilə, endüktans döngəsi isə əsasən korroziya məhsulu və ya səthdəki passivasiya filmi ilə əlaqədardır[19]. Kaplama daha çox məhlulda tutumlu döngənin xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir və örtüyün korroziyaya davamlılığı empedans spektrində kapasitiv qövsün radiusu ilə müsbət əlaqələndirilir [20]. Şəkil 5a-da göstərildiyi kimi, örtüyün kapasitiv qövsünün radiusu substratdan əhəmiyyətli dərəcədə böyükdür və örtüyün yaxşı korroziya müqavimətinə malik olduğunu sübut edir. Bode planı amplituda-tezlik xarakteristikası əyrisindən (Şəkil 5b) və faza-tezlik xarakteristikası əyrisindən (Şəkil 5c) ibarətdir. Şəkil 5b-də örtüyün empedansı substratın empedansından daha yüksəkdir, bu örtükün NaCl məhlulunda yaxşı korroziyaya davamlı olduğunu göstərir. Faza-tezlik xarakteristikası əyrisində, faza bucağının pik dəyəri örtüyün passivasiya filmi ilə bağlıdır. Pik dəyəri nə qədər böyükdürsə, passivasiya filminin qoruyucu qabiliyyəti bir o qədər güclüdür. Kaplamanın faza bucağının pik dəyəri substratdan daha yüksəkdir və Al0.2CrFeNiCu1.5 yüksək entropiyalı ərinti örtüyünün pik dəyəri təxminən 1 ° faza bucağı ilə təxminən 86 Hz-də ən böyükdür. Empedans həm də örtünün korroziyaya davamlılığını xarakterizə etmək üçün mühüm göstəricidir [21]. Elektrokimyəvi empedans əyrisinin ekvivalent dövrə uyğunluğu Şəkil 5d-də göstərilmişdir, burada Rs məhlulun müqavimətidir, Rp polarizasiya müqavimətidir və CPE sabit faza elementidir. Quraşdırıldıqdan sonra örtünün empedansı 2.326 × 106 Ω / sm2, substratın empedansı isə 2.753 × 105 Ω / sm2 təşkil edir ki, bu da substratdan 1 dəfə yüksəkdir. Kompleks elektrokimyəvi impedans təhlili nəticələri polarizasiya əyrisinin yekununa uyğundur. Ultra yüksək sürətli lazer örtüyü ilə hazırlanmış Al0.2CrFeNiCu1.5 yüksək entropiyalı ərinti örtük əla korroziyaya davamlıdır.

3 Nəticə

Bu yazıda çatlar kimi heç bir qüsuru olmayan və substrat ilə yaxşı metallurgiya əlaqəsi olmayan Al0.2CrFeNiCu1.5 yüksək entropiyalı ərintisi örtük, ultra yüksək sürətli lazer örtük texnologiyası ilə sirkonium ərintisi çubuqunda uğurla hazırlanmışdır. Kaplamanın mikrostruktur morfologiyası, sərtliyi və korroziyaya davamlılığı öyrənilmiş və nəticələr aşağıdakı kimi olmuşdur.

1) Örtünün mikrostrukturunu əsasən boz-qara dendritlər və boz-ağ interdendritik nahiyələrdən təşkil edir ki, burada Fe və Cr dendritlərdə, Al və Ni interdendritik bölgələrdə, Cu əsasən zənginləşir. taxıl sərhədləri.

2) Kaplamanın mikroskopik Vickers sərtliyi 690 HV-ə qədərdir. Yüksək entropiyalı ərintinin bərk məhlulun möhkəmlənməsi, qəfəsin təhrif edilməsi və yavaş diffuziya təsiri onun yüksək sərtliyinin əsas səbəbləridir.

3) Sirkonium ərintisi substratı ilə müqayisədə örtük daha yaxşı korroziyaya davamlıdır. 3.5% NaCl məhlulunda özünü korroziya cərəyanının sıxlığı 6.241×10−8 A/sm2, polarizasiya müqaviməti 1.181×10'6 Ω/sm'2, tutumlu reaktiv qövs radiusu böyükdür, bu da kapasitivin xüsusiyyətlərini göstərir. döngədir və empedans 2.326 × 10'6-dır Ω/sm'2.