Progresso da pesquisa sobre resistência à corrosão de ligas de alta entropia

O artigo apresenta o comportamento de corrosão de materiais de blocos de liga de alta entropia e revestimentos em ambientes, altas temperaturas e alguns meios especiais, discute a influência de elementos de liga, tratamento térmico, fatores ambientais e processos de fabricação na resistência à corrosão de ligas de alta entropia, e analisa brevemente os problemas enfrentados pela pesquisa sobre resistência à corrosão de ligas de alta entropia.

As ligas de alta entropia ganharam popularidade desde a introdução do conceito de design de ligas de alta entropia por Yeh et al. atraiu grande atenção de muitos cientistas. Ligas de alta entropia contêm cinco ou mais elementos, com o conteúdo de cada elemento variando de 5% a 35%. Como um novo tipo de liga com múltiplos elementos principais, a liga de alta entropia quebra o conceito de um único elemento principal da liga tradicional e cria uma nova maneira de pensar no design de ligas.

De acordo com a teoria tradicional das ligas, quanto mais elementos principais houver, mais fácil será formar fases complexas, como compostos intermetálicos, resultando em um declínio significativo no desempenho da liga.

Embora uma liga de alta entropia contenha vários elementos principais, ela pode formar uma única estrutura de solução sólida. Portanto, as ligas de alta entropia possuem muitas propriedades únicas que diferem das ligas tradicionais. Particularmente em termos de comportamento mecânico, apresentam excelentes propriedades como alta resistência, dureza, resistência ao desgaste e resistência a altas temperaturas.

Ligas de alta entropia são atualmente um novo foco de pesquisa.

Os sistemas de liga desenvolvidos e investigados podem ser divididos em duas categorias:

Uma categoria são os sistemas de liga à base de Al e os elementos do ciclo IV Fe, Co, Ni, Cr, Cu, Mn, Ti, tais como: B. FeCoNiCrMn, AlCoCrFeNi etc.; a outra categoria são ligas refratárias de alta entropia baseadas em elementos refratários metálicos Mo, Ti, V, Nb, Hf, Ta, W etc.

Por exemplo, TaNbHfZrTi, NbMoTaW, etc. A pesquisa sobre as propriedades mecânicas e a tenacidade desses dois tipos de ligas produziu muitos resultados de alta qualidade.

Por outro lado, a resistência à corrosão de ligas de alta entropia ainda precisa ser explorada. Como um novo tipo de material estrutural, a resistência à corrosão de ligas de alta entropia precisa receber atenção suficiente.

Os pesquisadores preparam principalmente materiais a granel de liga de alto entrópico por métodos de fusão a vácuo ou metalurgia do pó, e revestimentos de liga de alto entrópico na superfície de materiais de base por revestimento a laser ou pulverização catódica por magnetron.

O ambiente de teste de corrosão inclui temperatura ambiente ou altas temperaturas; Solução de NaCl, H₂ENTÃO₄ solução ou alguma mídia especial. O estudo do comportamento de corrosão de ligas de alta entropia concentra-se principalmente nos fatores que influenciam, nas propriedades de corrosão e no mecanismo de corrosão.

1. Corrosão de ligas de alta entropia em meios à temperatura ambiente

1.1 Influência dos elementos de liga na resistência à corrosão de ligas de alta entropia

1.1.1 Al
Na liga AlCoCrFeNiTi, o Al ajuda a melhorar a resistência à corrosão. Qiu et al. investigou a resistência à corrosão do Al_XLiga CoCrFeNiTi em solução aquosa de NaCl 0,6 M. Com o aumento do teor de Al, a organização da liga foi transformada de uma organização FCC monofásica para uma fase FCC + fase BCC + B.₂ Estágio.

As curvas de polarização mostraram que a resistência à corrosão da liga aumentou em x = 0,6 e x = 0,9 e os óxidos superficiais foram dominados por Al₂Ó₃com a presença de Cr₂Ó₃Fé₂Ó₃Com₃Ó₄e NiO. Lu et al. investigou a resistência à corrosão do Al_XCoCrFeNiTi_0,5 (x=0,0,5,1,0) Liga em 0,5MH₂ENTÃO₄.

Os resultados mostram que o aumento do teor de Al suprime a tendência de pite da liga. A resistência à corrosão da liga é melhor que a do aço inoxidável 304 quando x = 0,5 e x = 1, conforme mostrado na Fig.

Fig. 1 Curva de polarização de AlxCoCrFeNiTi_0,5 Liga em 0,5 MH₂ENTÃO₄ Solução
Além disso, Ryu e Hong et al. a corrosão por pites de Al_XLigas CrFeMoV (x=0,0,2,0,6,1) em solução de NaCl a 3,5%.

A adição de Al reduziu a densidade de corrente na zona de passivação das ligas e não reduziu o potencial de pite. A adição de Al não teve efeitos adversos significativos na resistência à corrosão das ligas; entretanto, para algumas ligas de alta entropia, a adição de Al reduz sua resistência à corrosão.

Em ligas AlCoCrFeNi livres de Ti, Liaw e Yang et al. mostraram que a resistência à corrosão das ligas em uma solução de NaCl a 3,5% diminuiu com o aumento do teor de Al.

A razão é que com o aumento do teor de Al, a microestrutura da liga se transforma de uma única solução sólida para uma solução multifásica com aumento da fração volumétrica de fases ricas em Al, resultando em uma diminuição na homogeneidade e proteção do filme de passivação. Shih et al. investigou o comportamento de corrosão do Al_XCrFe_1,5MnNi_0,5 ligas.

Eles descobriram que as ligas livres de Al têm intervalos de passivação mais amplos do que as ligas contendo Al em 0,5 MH.₂ENTÃO₄ e uma menor densidade de corrente de passivação. Densidade de corrente de passivação de pequena dimensão. Em uma solução 1MNaCl, o potencial de corrosão de uma liga contendo alumínio é significativamente menor do que o de um CrFe sem alumínio._1,5MnNi_0,5 Liga.

1.1.2Ti

Estudos recentes mostraram que o elemento titânio facilita a passivação de ligas de alta entropia. Liu et al. produziu AlCoCrFeNiTi_X (x=0,0,2,0,4,0,6,0,8,1,0) revestimentos de liga de alta entropia em aço AISI 1045 por fusão a laser. A melhor resistência à corrosão do AlCoCrFeNiTi_1,0 O revestimento foi obtido em solução de NaCl a 3,5%. A adição de Ti facilitou o comportamento de passivação do revestimento na solução de NaCl.

As composições do filme de passivação foram Al₂Ó₃TiO₂Ti₂Ó₃Cr₂Ó₃e Cr.

Foi investigado comportamento de corrosão de AlCrFeNiMo_0,5Ti_X Liga em solução de NaCl a 3,5%.

A liga consiste em uma fase BCC semelhante ao FeCr e uma fase intermetálica semelhante ao NiAl. O elemento Ti é enriquecido na fase semelhante ao NiAl, e a reação de corrosão ocorre principalmente na fase semelhante ao NiAl. À medida que o teor de Ti aumenta, o filme de passivação na superfície da liga tem um efeito protetor mais forte.

Foi preparado Al₂CoCrCuFeNiTi_X (x = 0,0,5,1,0,1,5) Revestimentos de liga de alta entropia na superfície do aço Q235 por revestimento a laser. A densidade de corrente de corrosão dos revestimentos de liga de alta entropia em 0,5 mol/LH₂ENTÃO₄ A solução foi significativamente reduzida em comparação com a do aço Q235. Além de Ti_1,0 Revestimento de liga, todas as outras camadas de liga apresentaram fenômeno de passivação.

1.1.3 meses

Wang et al. investigou o efeito do elemento Mo na resistência à corrosão do Ni₂CrFeMo_X liga de alta entropia em solução de NaCl a 3,5%. A resistência à corrosão do Ni fundido₂CrFeMo_X A liga é significativamente melhor que a do aço inoxidável 316L, no qual o Ni₂CrFeMo_0,2 A liga tem a menor densidade dimensional de corrente de passivação e densidade de corrente de corrosão e tem a melhor resistência à corrosão.

Além disso, o conteúdo do elemento Mo aumenta, a liga precipita σ^– Fase que causa corrosão do acoplamento galvânico. Pelo contrário, a resistência à corrosão da liga diminui, conforme mostrado pelos espectros de impedância eletroquímica na Fig.

Figura 2 EIS de Ni2CrFeMo_X Liga de alta entropia em solução de NaCl a 3,5%

A investigação de (CoCrFeNi)_100xMo_X A liga mostra que sua resistência à corrosão em solução de NaCl a 3,5% varia com o teor de Mo de forma semelhante ao Ni₂CrFeMo_X Liga. As curvas de polarização do CoCrFeNiMo₁ e CoCrFeNiMo₂

As ligas mostram que o aumento do teor de Mo melhora a resistência à corrosão das ligas. Para o CoCrFeNiMo₃ Liga, a fase S consistindo de Cr e Mo precipita nos limites dos grãos, o que reduz a resistência à corrosão. Além disso, as curvas de polarização das ligas estão em 0,5MH₂ENTÃO₄

A solução foi caracterizada por uma passivação clara. A densidade da corrente de corrosão diminuiu gradualmente com o aumento do teor de Mo.

Chou et al. mediu as curvas de polarização do potencial cinético de Co_1,5CrFeNi_1,5Ti_0,5Mo_X Liga em H₂ENTÃO₄ e soluções aquosas de NaOH, que mostraram que a resistência à corrosão das ligas livres de Mo era melhor do que a das ligas contendo Mo.

Além disso, testes de polarização cíclica e observações de microscopia eletrônica de varredura em solução de NaCl mostraram que as ligas contendo Mo não eram suscetíveis à corrosão por pite.

Zhang et al. investigou a resistência à corrosão do TiZr_0,5NbCr_0,5v_XMo_j liga e mostrou que a adição de Mo melhorou a resistência à corrosão da liga em solução de NaCl e H₂ENTÃO₄ Solução. A liga consiste na fase da matriz BCC e Cr₂Fase Zr, e uma estrutura dendrítica clara é observada. A fase CCC está concentrada principalmente nos dendritos, e o Cr ordenado₂A fase Zr fica entre os dendritos. Para Zr_0,5NbCr_0,5Liga Mo: A resistência à corrosão de dendritos enriquecidos com elemento Mo é baixa.
1.1.4 Cu
Um aumento no conteúdo do elemento Cu geralmente enfraquece a resistência à corrosão de ligas de alta entropia. Liu et al. investigou o comportamento de corrosão da liga CuCrFeNiMn em 1M H₂ENTÃO₄ Solução. Eles descobriram que o CuCr₂Fé₂Não₂Mn₂ Ligas com baixo teor de Cu e baixo grau de segregação de elementos apresentam melhor resistência à corrosão. Em contraste com₂CrFe₂NiMn₂ Ligas com alto teor de Cu e segregação de elementos apresentaram baixa resistência à corrosão. Wu et al. descobriram que a tendência à corrosão local de FeCoNiCrCu_X As ligas em solução de NaCl a 3,5% aumentaram de tamanho com o aumento do teor de Cu. Isto se deve à formação de uma célula de corrosão galvânica com uma diferença de potencial significativa entre a fase interdendrítica rica em Cu e a fase dendrítica pobre em Cu da liga.
1.1.5Ko
Al₂CrFeCo_XRevestimentos de liga de CuNiTi de alta entropia (x = 0,0,5,1,0,1,5,2,0) foram relatados por Huang et al. feito em aço Q235 usando método de revestimento a laser. Com o aumento do teor de Co, os revestimentos apresentaram excelente resistência à corrosão em H₂ENTÃO₄ e soluções de HCl. Isto foi atribuído ao aumento do teor de Co, à organização mais homogênea do revestimento e a um filme de passivação mais denso na superfície da liga. As curvas de polarização cíclica mostraram que o Al₂CrFeCo₂O revestimento da liga CuNiTi não apresentou corrosão a 0,5 mol/LH.₂ENTÃO₄ solução, enquanto a corrosão ocorreu em solução de HCl 0,5 mol/l.
A resistência à corrosão dos revestimentos de liga em soluções de NaOH 1 mol/L e NaCl 3,5% também foi relatada por Qiu et al. examinado. As ligas também apresentaram excelente resistência à corrosão. A resistência à corrosão das ligas mudou sem um padrão significativo à medida que o teor de Co aumentou. Entre eles Al₂CrFeCo_1,5O revestimento da liga CuNiTi não apresenta corrosão em solução de NaCl, mas apresenta ligeira corrosão em solução de NaOH.
1.1.6 Cr
O Cr é um elemento importante no aço inoxidável, possui alto potencial e é facilmente passivado. Aumentar seu conteúdo melhora a resistência à corrosão do aço inoxidável. Contudo, para algumas ligas de alta entropia a situação é diferente.
Li et al. produziu AlCoCr_XRevestimentos de FeNi (x = 0,5, 0,75, 1,0, 1,5, 2,0) na superfície do aço 45# por processo de revestimento a laser. A resistência à corrosão dos revestimentos primeiro aumentou e depois diminuiu com o aumento de x em soluções de 0,1 mol/L de HCl e 3,5% de NaCl. A melhor resistência à corrosão da liga foi alcançada em x=1,5; em x=1,0 e x=1,5 o revestimento consistia em uma solução sólida monofásica de FCC; e em x = 0,5, x = 0,75 e x = 2,0 o revestimento continha uma pequena quantidade da fase de granulação fina FeAl₃ distribuído entre os dendritos além da fase de solução sólida.
1.1.7 Diversos elementos
O presente estudo mostra que a adição de Nb, W e Ta melhora a resistência à corrosão de ligas de alta entropia, enquanto os elementos Sn e B desempenham papéis diferentes. A investigação da resistência à corrosão do FeCoNiCuSn_X (x=0,0,02,0,03,0,04,0,05,0,07,0,09) ligas mostram que em solução de NaCl a liga com x=0,04 tem a melhor resistência à corrosão; em solução de NaOH, a liga tem a melhor resistência à corrosão com x = 0,03, e aumentar o teor de Sn aumenta e enfraquece ainda mais a resistência à corrosão da liga. Lee et al. investigou o efeito do conteúdo do elemento B na resistência à corrosão do Al_0,5Liga CoCrCuFeNiB em H.₂ENTÃO₄. Eles descobriram que a resistência à corrosão da liga diminui com o aumento do teor de B, o que está relacionado aos boretos de Cr, Fe e Co formados na liga.
1.1.8 Interação dos elementos
Os estudos acima referem-se aos efeitos das alterações no conteúdo de um elemento na liga. Contudo, o papel de um elemento específico na liga é geralmente influenciado por outros elementos, e as mudanças resultantes na estrutura organizacional da liga que afetam a resistência à corrosão da liga são mais complexas. Atualmente, mais pesquisas precisam ser feitas nesta área.

Qiu et al. investigou a resistência à corrosão do Al_XCoCrFeNiTi_j Liga em solução aquosa de NaCl 0,6 M. Como mostrado na Fig. 3, a resistência à corrosão da liga mostra uma tendência aumentada com o aumento do teor de Al quando a liga não contém o elemento Ti. No entanto, quando o Ti e o Al são adicionados à liga, a corrente de corrosão aumenta, o potencial de corrosão diminui e a resistência à corrosão é significativamente enfraquecida. Isto está relacionado com a precipitação da fase Fe-Cr na liga após a adição de Ti.

Fig.3 Curvas de polarização de Al_XCoCrFeNiTi_j Liga em solução de NaCl 0,6M
Wang et al. investigaram o efeito dos componentes de uma liga monofásica de CoCrFeNi de alta entropia em sua resistência à corrosão em solução de NaCl. Para o mesmo teor de Co e Cr, aumentar o teor de Fe e diminuir o teor de Ni pode reduzir a densidade da corrente de passivação dimensional deste sistema de liga. Para o mesmo teor de Fe e Cr, aumentar o teor de Co e diminuir o teor de Ni também pode reduzir a densidade da corrente de passivação dimensional deste sistema de liga, melhorando assim sua resistência à corrosão. Com o mesmo teor de Cr, reduzir o teor de Co e aumentar o teor de Fe e Ni pode melhorar o potencial de autocorrosão da liga e reduzir a tendência à corrosão da liga.

1.2 A influência da organização e estrutura da liga na sua resistência à corrosão

O tratamento térmico pode alterar a microestrutura e a estrutura dos materiais metálicos e ajustar a distribuição dos elementos de liga, o que afeta o comportamento de corrosão das ligas. A maioria dos trabalhos de pesquisa relacionados trata de ligas altamente entrópicas do sistema AlCoCrFeNi.
Liga de fundição Al_0,5A organização matricial da liga CoCrFeNi é uma estrutura cúbica de face centrada. Após o tratamento de envelhecimento de 350 °C a 950 °C, a organização da matriz se transforma em fases cúbicas centradas na face e cúbicas centradas no corpo.

As curvas de polarização da liga em solução de NaCl a 3,5% após o envelhecimento mostram que sua resistência à corrosão é pior do que a do aço inoxidável 304 e das ligas fundidas. Isso está relacionado à formação das fases AlNi e Al (Ni, Co, Cr, Fe) durante o processo de envelhecimento, conforme mostrado na Figura 4.

Fig. 4 Microestrutura do Al_0,5Liga CoCrFeNi
(a) condição de lançamento; (c) condição de envelhecimento a 500°C

Liaw e Yang et al. tratamento térmico de homogeneização de Al_XAs ligas CoCrFeNi (x = 0,3, 0,5, 0,7) a 1250 °C melhoraram a resistência à corrosão das ligas em solução de NaCl a 3,5% devido a uma distribuição mais uniforme dos elementos nas ligas como resultado do tratamento térmico.

Jiang et al. comparou a resistência à corrosão de amostras de liga AlCoCrFeNi na condição fundida com aquelas na condição recozida. A microestrutura da liga AlCoCrFeNi fundida e recozida a 600 ° C e 800 ° C consistia em uma solução sólida monofásica de BCC na forma dendrítica; os dendritos desapareceram da organização da liga no estado recozido a 1000 °C e a microestrutura foi transformada em duas fases de BCC + FCC.

Em uma solução de NaCl a 3,5%, a resistência à corrosão da liga é melhor no estado recozido a 1000 °C. Em solução de NaOH 0,5 mol/L, a resistência à corrosão das ligas nos quatro estados não diferiu muito. Em 0,5 mol/l H₂ENTÃO₄ Solução, a passivação ocorreu em todos os quatro estados da liga. No estado recozido a 1000 °C, a densidade de corrente de passivação dimensional da liga é a mais baixa, o potencial de ruptura é o mais alto e a resistência à corrosão é a melhor, porque no estado recozido a 1000 °C da liga, o Cr e A distribuição de Al é a mais uniforme e nas áreas fracas.

Não há filme de passivação nas áreas.
Zhang et al. investigou a mudança na resistência à corrosão de AlCoCrFeNiTi_0,5 Liga de alta entropia após revenido a 600°C, 700°C, 800°C, 900°C e 1000°C. O elenco AlCoCrFeNiTi_0,5 Ligas de alta entropia consistem em uma fase cúbica simples de corpo centrado com fase ω.

À medida que a temperatura de revenimento aumenta, o grão cresce e a organização eutética aumenta. Em solução de NaCl a 3,5%, a liga sofre corrosão porosa, que se concentra principalmente na interface dos cristais dendríticos e na fase α da organização eutética. A resistência à corrosão das ligas após o revenido é melhor que a das ligas fundidas, o que está relacionado à redução de defeitos de desorganização após o revenido.

A resistência à corrosão das ligas após revenido a 700°C é mais forte do que a do estado fundido e de outros estados.
A resistência à corrosão da liga AlCrFeCoNiCu fundida em uma solução de NaCl a 3,5% é melhor do que a do aço inoxidável 304. A resistência à corrosão da liga diminui após o recozimento a 600 °C. No entanto, a resistência à corrosão melhora após o recozimento a 1000°C, quando a liga tem o maior potencial de corrosão e a menor corrente de corrosão.

Isto é devido ao rearranjo dos átomos da rede durante o recozimento da liga a 1000 °C. Guo e Zhang et al. também investigou ligas altamente entrópicas neste sistema, cuja organização contém fases cúbicas de face centrada e fases cúbicas de corpo centrado. A resistência à corrosão das ligas em solução de NaCl a 3,5% após recozimento a 1000 °C é melhor do que a das ligas fundidas. Após o recozimento, a forma de corrosão mudou de corrosão intergranular e corrosão por pite para corrosão por pite simples, o que foi relacionado à redução das áreas de segregação do elemento de cobre entre os dendritos na organização recozida.

O tratamento em solução sólida da liga CoCrFeNiTi por Fujieda et al. levou a uma composição mais homogênea. O potencial de corrosão em solução de NaCl a 3,5% foi aumentado e a resistência à corrosão foi melhorada.

Wang et al. Ni tratado com cristal misto₂Liga CrFeMox: Após manter a 1200°C por 1 hora, a fase σ na liga se dissolveu, a distribuição do elemento tornou-se mais uniforme, o que limitou a ocorrência de corrosão do acoplamento galvânico e melhorou significativamente a resistência à corrosão.
Liu et al. preparou Al₂NbTi₃v₂ligas de Zr por moagem de bolas de baixa e alta energia e subsequente prensagem a quente a vácuo e investigou o comportamento de corrosão das ligas em um HNO 10%₃ Solução.

As ligas preparadas por moagem de alta energia apresentaram melhor resistência à corrosão do que aquelas preparadas por moagem de baixa energia. A resistência à corrosão das amostras moídas com bolas de baixa energia dependeu do conteúdo da segunda fase, enquanto a das amostras moídas com bolas de alta energia dependeu do tamanho do grão da segunda fase e da matriz.

Cui et al. comparou o comportamento de polarização do potencial cinético de duas ligas de FeCoNiCrAl em dois estados de solidificação diferentes em uma solução de NaCl a 3,5%. Os resultados mostraram que a resistência à corrosão da liga solidificada direcionalmente foi melhor do que a da liga solidificada não direcionalmente. Isso ocorre porque o primeiro é passivado mais facilmente e na solidificação direcional não há limite de grão transversal entre as interfaces de crescimento inicial e de têmpera.

2. Corrosão de ligas de alta entropia em meios de alta temperatura

Li et al. investigou o comportamento de corrosão do CoCrFeNiTi_0,5 Liga de alta entropia em Na fundido₂ENTÃO₄-25% de meio NaCl. As curvas cinéticas de corrosão do CoCrFeNiTi_0,5 As ligas a 650°C e 750°C são semelhantes e mostram um padrão de crescimento “exponencial”, conforme mostrado na Figura 5.

A corrosão em alta temperatura da liga em Na₂ENTÃO_4-O meio NaCl a 25% é atribuído aos efeitos combinados de oxidação, sulfetação e cloração. A corrosão da liga a 650 °C e 750 °C em solução com 0,75% de SO₂ A atmosfera também foi examinada e as curvas cinéticas seguiram um padrão parabólico. Produtos de corrosão constituídos por Ti, Cr₂Óxidos de Fe, óxidos complexos estruturados em espinélio AB₂Ó₄e sulfetos de (FeNi) foram formados na superfície da liga.

As temperaturas elevadas aumentam significativamente a espessura da película de óxido e a densidade dos poros na zona afetada pela corrosão, resultando numa ligação mais fraca da camada de óxido ao substrato ou mesmo na descamação e num aumento na profundidade da corrosão. A corrosão do CoCrFeNiTi_0,5

A corrosão de ligas de alta entropia em atmosferas contendo enxofre é devida à oxidação dos elementos de liga no estágio inicial da corrosão, bem como à subsequente sulfetação dos óxidos metálicos, à formação dos sais compósitos eutéticos ternários e às reações de dissolução. do elemento de liga Fe no sal fundido.

Fig. 5 Curvas cinéticas de corrosão de CoCrFeNiTi_0,5 Liga de alta entropia a 650°C e 750°C

As propriedades de oxidação da liga FeCoNiCrMn em uma mistura de CO₂/CO em altas temperaturas foram relatados por Kai et al. examinado.

A oxidação da liga segue uma lei parabólica em ambas as temperaturas, 700 °C e 950 °C. A estrutura dos óxidos superficiais da liga é diferente em diferentes temperaturas.
O CoCrCuFeNiAl_0,5b_X A liga possui estrutura FCC. A 500 °C, a liga não apresenta corrosão significativa no gás de síntese com 0% e 0,01% de H₂S, enquanto no gás de síntese com 0,1% e 1% H₂S, a liga está sujeita a corrosão significativa.

O Cu polifásico^– A zona rica em ligas com baixo teor de boro é suscetível à corrosão, e Cu_1,96S é o principal sulfeto para corrosão em ligas com baixo teor de boro. Em ligas com alto teor de boro está o FeCo₄Não₄S_8º é o principal sulfeto.

3. Corrosão de ligas de alta entropia em meios especiais

O conteúdo de elementos de ligas de alta entropia é geralmente alto e alguns elementos também são muito caros em comparação com ligas convencionais. O custo das ligas de alta entropia representa uma grande desvantagem, portanto, estudar a corrosão de ligas de alta entropia em ambientes operacionais extremos é de grande importância prática.

Han et al. investigou o comportamento de corrosão de várias ligas de alta entropia em usinas nucleares de alta temperatura e alta pressão._1,5CrFeNi_1,5Ti_0,5Mo_0,1 A liga tem estrutura FCC, AlCoCrFeNiSi_0,1 A liga e a liga TaNbHfZrTi possuem estrutura CCC. TaNbHfZrTi e Co_1,5CrFeNi_1,5Ti_0,5 são mais caros que as ligas convencionais._0,1 têm melhor resistência à corrosão sob tensão do que AlCoCrFeNiSi_0,1 e ligas 690TT convencionais.

Os componentes principais ou materiais de revestimento feitos de tais ligas de alta entropia têm maior segurança no ambiente aquático de alta temperatura e alta pressão da energia nuclear.

Yang et al. produziram revestimentos de liga AlCrMoNbZr / (AlCrMoNbZr) N altamente entrópicos com uma estrutura cúbica centrada na face em substratos de Si usando um processo de pulverização catódica por magnetron.

Sob irradiação com altas doses de He, os revestimentos com espessura de camada única de 50 nm apresentaram melhor estabilidade interfacial, propriedades mecânicas e resistência à corrosão do que as multicamadas AlCrMoNbZr / (AlCrMoNbZr) N com espessura de 5 nm por camada. Este estudo demonstra a aplicação potencial de revestimentos de liga de alta entropia como revestimentos de combustível resistentes a acidentes para reatores de água leve.

Csaki et al. investigou a corrosão da liga AlCrFeNiMn em vapor geotérmico. A liga tem uma estrutura cúbica de corpo centrado e a taxa de corrosão é de cerca de 3,25 mm/a em vapor geotérmico a 200 °C e pressão de 1,65 MPa. Os principais componentes dos produtos de corrosão superficial são MnS e Ni.₂S₃. Pode-se observar que a liga de alta entropia não é adequada para vapor geotérmico rico em H₂S e CO₂.

4. Liga de corrosão por bolha de ar de alta entropia

Quando os componentes líquidos e metálicos se movem um em relação ao outro em altas velocidades, um vórtice é criado localmente na superfície do metal.

Neste contexto, as bolhas formam-se rapidamente e rebentam na superfície do metal, apresentando características de dano semelhantes à corrosão por pites (conhecida como corrosão por bolhas).

Grewal et al. investigou a resistência à corrosão por cavitação do Al_0,1Liga CrCoFeNi em solução de NaCl.

A estrutura da liga é uma estrutura cúbica de face centrada e sua resistência à cavitação é melhor que a do aço inoxidável 316. Isso está relacionado ao Al._0,1Liga CrCoFeNi com melhor capacidade de endurecimento por trabalho e filme de passivação superficial mais estável.
Zhang et al. produziu FeCoCrAlNiTi_X Revestimentos de liga em aço inoxidável 304 por fusão a laser.

Na água destilada, a resistência à cavitação dos revestimentos aumentou com o aumento do teor do elemento Ti, o que se deveu principalmente à dureza e distribuição uniforme dos dois compostos intermetálicos Ti.₂Ni e NiAl, que apresentaram melhor resistência à deformação e maior resistência à fratura.

No entanto, na solução de NaCl a 3,5%, a resistência à cavitação das ligas enfraqueceu com o aumento do teor do elemento Ti, o que pode ser devido à estabilidade de passivação enfraquecida do Ti.₂Ni e NiAl no ambiente de íons cloreto.

5. Aplicação de cálculos de diagramas de fases e simulações cinéticas no estudo da resistência à corrosão de ligas de alta entropia

Zhang et al. usaram o método termodinâmico CALPHAD (cálculo de diagrama de fase) para prever a estrutura da fase da matriz e o comportamento de corrosão do sistema de liga de alta entropia baseado em CoCrFeNi.

A simulação CALPHAD também pode gerar o diagrama Pourbaix da liga, determinar a zona de corrosão, zona de passivação e zona resistente à corrosão da liga, e o comportamento de corrosão da liga pode ser avaliado no meio com diferentes valores de pH, como mostrado na Fig. 6.

Conforme mostrado na Figura 6. Lu et al. também usou o método CALPHAD para projetar Ni₃₈Cr₂₁Fé₂₀ru₁₃Mo₆b₂ Liga cuja excelente resistência à corrosão foi comprovada experimentalmente.

Fig. 6 Comportamento de corrosão da liga CoCrFeNi
(a) Diagrama de Pourbaix; (b) Diagrama de caracterização de fases em pH=7

Song e Liaw et al. investigaram experimentalmente o efeito da adição de Cr e Ti na microestrutura e nas propriedades de corrosão de ligas AlCoCuFeNi em combinação com métodos de simulação de dinâmica molecular.

A adição de Cr à liga promove a formação de uma solução sólida de CCC na liga. A adição de Ti promove a formação da fase FCC. A adição de Ti reduz a resistência à corrosão da liga, enquanto a adição de Cr melhora a resistência à corrosão da liga sem Ti.

6. Comparação da resistência à corrosão entre ligas de alta entropia e ligas convencionais

Atualmente, a maioria dos testes de corrosão de ligas de alta entropia são realizados em dois meios: uma solução aquosa de NaCl ou H₂ENTÃO₄ solução aquosa.

Na solução de NaCl, a maioria das formas de corrosão das ligas é a corrosão por pites. Conforme mostrado na Figura 7, o potencial de corrosão por pites de ligas de alta entropia é muito maior do que o de ligas de Al, ligas de Cu e algumas ligas de Ti, e comparável ao de aço inoxidável e ligas de Ni. A densidade da corrente de corrosão das ligas de alta entropia é muito menor que a do Cu e da maioria das ligas de Ti.

Em H₂ENTÃO₄ Solução: A densidade da corrente de corrosão das ligas de alta entropia é inferior à da maioria dos aços, e seu potencial de corrosão é superior ao dos aços, ligas de titânio, ligas de níquel e da maioria das ligas de cobre, conforme mostrado na Fig.

Fig. 7 Comparação da densidade da corrente de corrosão e do potencial de corrosão de ligas de alta entropia e ligas convencionais em uma solução de NaCl a 3,5%

Fig. 8 Comparação da densidade da corrente de corrosão e do potencial de corrosão de uma liga de alta entropia e uma liga convencional a 0,5 MH₂ENTÃO₄ Solução

Pode-se observar que as ligas de alta entropia são mais resistentes a íons cloreto e ácidos do que muitos materiais metálicos convencionais. Além disso, ligas de alta entropia podem combinar excelente tenacidade e resistência à corrosão, otimizando a estrutura organizacional.

7. Conclusão

Este artigo revisa brevemente alguns avanços no estudo da resistência à corrosão de ligas de alta entropia e tira as seguintes conclusões.

• (1) A resistência à corrosão de ligas de alta entropia pode ser continuamente melhorada selecionando elementos de liga eficazes e ajustando a estrutura organizacional das ligas através de processos de fabricação e tratamento térmico.
• (2) Ligas de alta entropia têm boas perspectivas de aplicação em ambientes operacionais extremos.
• (3) A aplicação de métodos de primeiros princípios e simulação de dinâmica molecular é uma forma eficaz de acelerar a exploração das propriedades de ligas de alta entropia.