在模拟酸雨溶液中，阳极氧化的等原子AlTiNiFeCr高熵合金的电化学特性

《Materials Advances》：Electrochemical Characteristics of Anodized Equiatomic AlTiNiFeCr High Entropy Alloy in Simulated Acid Rain Solution

AlTiNiFeCr等原子比合金经真空熔炼制备，研究其微观结构（FCC、BCC及Laves相）、循环伏安法（50 mV/s扫描速率）阳极氧化形成的多孔氧化膜特性，及在模拟酸雨中的电化学行为（动电位极化、电化学阻抗谱和Mott-Schottky分析），发现低扫描速率使半导体氧化膜向p型转变，显著提升耐蚀性。

　　这项研究聚焦于一种等原子比的AlTiNiFeCr合金，探讨其微观结构、阳极氧化以及在模拟酸雨环境下的腐蚀行为。该合金采用真空电弧熔炼法进行制备，随后通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）技术对微观结构进行分析。阳极氧化过程则在1M的Na?SO?溶液中通过循环伏安法（CV）完成，而阳极氧化膜的表面形貌则借助原子力显微镜（AFM）进行研究。为了全面评估合金的腐蚀性能，研究团队还利用了动电位极化法、电化学阻抗谱（EIS）以及Mott-Schottky分析等手段，研究对象为模拟酸雨环境下的合金表现。

在未经过阳极氧化处理的原始铸态合金中，其微观结构呈现出多相的枝晶特征，主要由面心立方（FCC）结构、体心立方（BCC）结构以及Laves相组成。这些相的存在表明了合金内部元素之间复杂的相互作用，同时也对合金的性能产生重要影响。研究发现，FCC结构中包含了37%的L2?相，其化学式为（Fe?.46Ni?.54）Al?.79Ti?.21，以及9%的Ni?.67Cr?.33固溶体相。而BCC结构则包括了17%的Fe?.8Ti?.2相和9%的Fe?.75Al?.25 A2相，同时还含有8%的Cr?Al?固溶体相。这些结构的分布与合金的成分密切相关，也影响着其在不同环境下的行为表现。

阳极氧化是提高合金表面性能的一种重要手段。研究指出，在较低的扫描速率（如50 mV/s）下进行循环伏安法阳极氧化，可以促使一种p-n型半导体向p型半导体转变，从而改善合金的耐腐蚀性能。这种转变不仅影响了氧化膜的形成机制，还对合金的表面稳定性产生了积极作用。研究还发现，阳极氧化后形成的氧化膜具有多孔结构，这种结构在模拟酸雨环境中能够有效抑制腐蚀反应。然而，氧化膜的缺陷密度和结构完整性对合金的腐蚀防护能力至关重要，因此优化阳极氧化参数，特别是扫描速率，是提高合金表面性能的关键。

在模拟酸雨环境中，合金的腐蚀行为受到多种因素的影响。酸雨通常含有高浓度的硫酸盐和硝酸盐，这些成分能够与合金表面发生反应，从而影响氧化膜的形成和稳定性。研究发现，未经过阳极氧化处理的原始铸态合金在模拟酸雨环境下的腐蚀行为较为明显，而经过阳极氧化处理的合金则表现出更强的耐腐蚀能力。这一现象表明，阳极氧化膜的形成对合金的表面保护具有重要作用，能够有效减少腐蚀电流密度，并提高电荷转移电阻。

此外，研究还探讨了合金在模拟酸雨环境下的电化学性能。通过动电位极化法和电化学阻抗谱（EIS）分析，研究团队发现阳极氧化膜的电化学性能与扫描速率密切相关。较低的扫描速率有助于形成更均匀、更致密的氧化膜，从而提高其作为腐蚀屏障的能力。而较高的扫描速率则可能导致氧化膜的结构不均匀，甚至出现局部缺陷，这些缺陷可能削弱氧化膜的保护作用，进而影响合金的耐腐蚀性能。因此，合理选择扫描速率对于优化阳极氧化膜的性能具有重要意义。

研究团队还关注了合金在模拟酸雨环境下的表面稳定性。通过循环伏安法，研究发现合金在不同电位下的氧化行为存在显著差异，这与合金内部元素的电化学活性密切相关。例如，铝、钛、铬等元素在氧化过程中表现出不同的反应特性，这直接影响了氧化膜的形成和稳定性。研究还指出，阳极氧化膜的形成过程中，局部缺陷的出现可能导致被动膜的不稳定性，从而影响合金的整体耐腐蚀能力。因此，理解合金在模拟酸雨环境下的电化学行为，对于优化其表面处理工艺具有重要意义。

研究结果表明，阳极氧化不仅能够改善合金的表面性能，还能够显著提高其在模拟酸雨环境下的耐腐蚀能力。通过调整阳极氧化的参数，特别是扫描速率，可以实现对氧化膜形成过程的精确控制，从而优化其结构和性能。研究团队期望通过这项工作，为开发和改进具有更好性能的高熵合金提供理论基础，特别是在极端环境下的应用。

总的来说，这项研究为高熵合金的表面处理和腐蚀防护提供了新的视角。通过系统分析AlTiNiFeCr合金的微观结构和阳极氧化行为，研究团队揭示了合金在模拟酸雨环境下的性能变化机制。这些发现不仅有助于理解高熵合金在复杂环境下的行为表现，还为优化其表面处理工艺提供了重要依据。未来的研究可以进一步探索不同阳极氧化参数对合金性能的影响，以及如何通过表面处理技术提高高熵合金在极端环境下的应用价值。