Об ограниченной возможности использования Al₂O₃ и Al–Zn для защиты от коррозии в камере соляного тумана сплавов GdTbDyHoSc и GdTbDyHoY

Предположение о возможности образования высоко­энтропийных сплавов (ВЭС) с гексагональной плотноупакованной (ГПУ) структурой, состоящих из редкоземельных (РЗМ) элементов, впервые высказано в работе [1]. На основе этого предположения японс­кие ученые [2] впервые разработали и изготовили экви­атомные сплавы YGdTbDyLu и GdTbDyTmLu с однофазной ГПУ структурой. Позднее методом дуговой плавки получены ВЭС HoDyYGdTb [3]. Показано, что эти сплавы также имеют структуру ГПУ, материал является однородным макроскопически и микроскопически, не наблюдается никаких особенностей, связанных с изменением состава, выделением вторичных фаз, образованием дендритов и др. Дополнительные исследования подтвердили ГПУ структуру данного сплава [4]. Авторами работы [5] были успешно изготовлены несколько чистых сплавов ГПУ РЗМ без какой-либо второй фазы, изучены их механические свойства и роль упрочняющего эффекта твердого раствора.

Редкоземельные металлы имеют близкие атомные размеры и кристаллическую структуру и могут образовывать гомогенные твердые растворы. Несмотря на широкий интерес, проявляемый научной общественностью к сплавам ВЭС РЗМ, на сегодняшний день они являются практически неизученными материалами. Предполагается, что комбинация магнитных РЗМ и немагнитных элементов (иттрий или скандий) с различными атомными радиусами позволит сформировать кристаллическую структуру материалов с разной плотностью дефектов, что даст возможность должным образом проследить роль размерного фактора в структурообразовании РЗМ ВЭС и их функциональные характеристики.

Эти сплавы обладают высокой химической активностью и требуют либо особой рабочей среды, либо дополнительной защиты поверхности от химической, а в особых случаях и электрохимической коррозии.

В настоящей работе проведено исследование возможности использования Al₂O₃ и Al:Zn (1:1) в качест­ве защитных покрытий для ВЭС РЗМ GdTbDyHoSc и GdTbDyHoY. Образцы синтезированы из металлов чистотой ≥99,9 % путем расплавления в дуговой печи Centorr Vacuum и Industries 5SA в атмосфере Ar (99,99 %) [6]. Покрытия на образцы наносились методом сверхзвукового плазменного напыления [7]. Испытания на коррозионную стойкость проводились в камере соляного тумана Q-FOG, SSP60 в течение 48 ч.

Выводы

Установлено, что для всех исследованных образцов коррозионное воздействие в условиях соляного тумана приводит к деградации основного материала сплава. Показано, что образцы с покрытием Al₂O₃ в условиях соляного тумана разрушаются по механизму локальной активации поверхности, появляется питтинговая коррозия и при этом сохраняется значительная доля покрытия на основном материале. Это обусловлено взаимодействием Al₂O₃ с раствором NaCl, что допускает использование данного покрытия для защиты сплава РЗМ в условиях соляного тумана в течение короткого времени. Образцы с покрытием Al:Zn (1:1) в условиях соляного тумана показывают меньшую стойкость, чем образцы с покрытием Al₂O₃ вследствие имеющего место химического взаимодействия между алюминием и раствором хлорида натрия и большой разницы стандартных элект­родных потенциалов компонентов системы.