Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) отличаются жаропрочностью, но в то же время могут окисляться под воздействием высоких температур. Это приводит к коррозии изготовленных из ВЭС изделий. Ученые Южно-Уральского государственного университета провели ряд экспериментов, чтобы определить, как увеличить стойкость высокоэнтропийных сплавов к окислению.
В последнем исследовании ученые, используя состав Al-Co-Cr-Fe-Ni, устанавливали влияние на стойкость к окислению марганца и кремния. Эксперимент проводился в интервале температур от 700 до 1000 градусов Цельсия. Образцы выдерживались при заданной температуре в течение 10 часов. При этом их масса изменялась.
«Сплавы с содержанием кремния (Al0.45CoCrFeNiSi0.45) при окислении показали прибавку веса около 0,1 мг/см2, в то время как для сплавов с добавлением марганца (Al0.25CoCrFeNiMn) этот показатель составил около 1мг/см2. Также сплавы с содержанием кремния продемонстрировали превосходную стойкость к высокотемпературному окислению, в основном за счет образования на поверхности защитного оксидного слоя, обогащенного Al2O3 и SiO2 (оксид алюминия и оксид кремния). Для сплавов с марганцем образование оксидного слоя не обеспечило достаточную защиту от коррозии», – сообщил руководитель проекта, доктор химических наук, профессор кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов» ЮУрГУ Евгений Трофимов.
Ученые продемонстрировали, что результаты экспериментального анализа окислительного поведения в ряде случаев могут быть предсказаны с помощью термодинамических расчетов. Результаты работы представлены в высокорейтинговом журнале «Vacuum» (Q1).