FeCrNi中熵合金薄膜电沉积工艺正交优化及其耐蚀性

《FeCrNi中熵合金薄膜电沉积工艺正交优化及其耐蚀性》是一篇研究中熵合金薄膜制备与性能的学术论文。该论文主要探讨了通过电沉积方法制备FeCrNi中熵合金薄膜，并对其工艺参数进行了正交优化，以提高其微观结构和性能，特别是耐蚀性。随着材料科学的发展，中熵合金因其优异的力学性能和良好的耐腐蚀能力而受到广泛关注，尤其是在航空航天、能源设备和化工等领域具有重要的应用前景。

论文首先介绍了中熵合金的基本概念，指出中熵合金是由多种元素组成的合金体系，其成分范围在5%~20%之间，具有较高的混合熵，从而赋予材料优异的综合性能。FeCrNi中熵合金由于其良好的强度、韧性和耐腐蚀性，成为研究的热点。然而，传统的制备方法难以精确控制其成分和结构，因此需要探索更先进的制备技术。

电沉积作为一种低成本、高效率的制备方法，被广泛应用于金属薄膜的制备。然而，电沉积过程中涉及多个工艺参数，如电流密度、电解液组成、温度、pH值等，这些因素都会影响最终薄膜的成分、结构和性能。因此，为了获得最佳的FeCrNi中熵合金薄膜，必须对这些参数进行系统优化。

本论文采用正交实验设计方法，对电沉积过程中的关键参数进行了系统的实验研究。正交实验是一种高效的多因素实验设计方法，能够通过较少的实验次数，获取各因素对结果的影响规律。论文选择了电流密度、电解液浓度、沉积时间以及温度作为主要影响因素，并通过正交实验设计确定了最优的工艺参数组合。

在实验过程中，研究人员使用了不同的电解液配方，其中Fe、Cr、Ni的盐类作为主要成分，同时添加了适量的络合剂和添加剂，以改善镀层的均匀性和致密性。通过调节电流密度和沉积时间，可以控制薄膜的厚度和成分比例，从而实现对中熵合金成分的精确调控。

实验结果表明，经过正交优化后的FeCrNi中熵合金薄膜具有更加均匀的微观结构和更优的表面形貌。扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析显示，优化后的薄膜呈现出细小的晶粒结构和单一的固溶体相，没有明显的第二相析出，这有助于提高其力学性能和耐腐蚀性能。

为了评估FeCrNi中熵合金薄膜的耐蚀性，研究人员进行了电化学测试，包括动电位极化曲线和交流阻抗谱（EIS）。测试结果显示，优化后的薄膜在3.5% NaCl溶液中表现出较低的腐蚀电流密度和较高的腐蚀电位，说明其具有较好的耐蚀性能。此外，EIS测试进一步证实了薄膜在腐蚀介质中具有良好的稳定性。

论文还讨论了不同工艺参数对薄膜性能的影响机制。例如，电流密度的增加会导致晶粒细化，但过高的电流密度可能导致氢气析出，影响薄膜的致密性。电解液浓度的变化则会影响金属离子的迁移速率和沉积速率，从而影响薄膜的成分和结构。温度的升高可以加快反应速率，但过高的温度可能导致金属离子的氧化或分解，影响薄膜的质量。

综上所述，《FeCrNi中熵合金薄膜电沉积工艺正交优化及其耐蚀性》这篇论文通过系统的实验研究，成功优化了FeCrNi中熵合金薄膜的电沉积工艺，并验证了其优异的耐蚀性能。该研究为中熵合金薄膜的制备提供了理论依据和技术支持，也为后续在工程领域的应用奠定了基础。