Fe50Mn30Co10Cr10高エントロピー合金のキャビテーション耐食性
Fe50Mn30Co10Cr10で構成され、粒子径が45～105 μmのHEA粉末を、アルゴン雰囲気下でガスアトマイズ法を用いて調製した。基材はAISI 304ステンレス鋼板である。 レーザー走査はジグザグ経路で行われる。また、粉末は同軸粉末供給装置を介して、アルゴンをキャリアガスおよびシールドガスとして使用し、3g/minの速度で供給される。クラッド層の高さは10mmであり、クラッド加工後に試験が行われる。.
キャビテーション侵食試験は、ASTM G32-16(2021) e1規格に従い、超音波トランスデューサーに対して実施される。振動周波数は20kHz、振幅は50μmである。 試験片の底面を蒸留水に約15 mmの深さまで浸漬し、試験媒体の温度を25度に保ちます。試験は20時間継続し、一定間隔で質量損失を測定します。.
Fe50Mn30Co10Cr10被膜のキャビテーション過程は、潜伏期、加速期、安定期の3つの段階に分けられます。 AISI 304 ステンレス鋼および AlCoCrCuFe コーティングと比較すると、Fe50Mn30Co10Cr10 コーティングは潜伏期間が長く、キャビテーション腐食の速度が低く、明らかな加速期は見られません。 20時間の振動後、その累積体積損失率は、AlCoCrCuFeコーティングよりも55%低くなっています。.
レーザー溶融堆積法により作製されたFe50Mn30Co10Cr10被膜は、20時間のキャビテーション腐食試験後、微小硬度がHV 270からHV 410へと上昇した。 EBSD解析によると、腐食過程においてHCP ε相が凝集・成長し、FCC γ相からなる母材中に埋め込まれた大きな結晶粒を形成していることが示唆される。.
微小硬度
XPS分析によると、腐食後にコーティング表面にFe₂O₃、Mn₂O₃、Co₂O₃、Cr₂O₃からなる安定した酸化物層が形成されることが示唆されている。これらの酸化物はコーティング表面の硬度を高め、剥離を遅らせることで、キャビテーション腐食に対する耐性を向上させる。.
SEM写真（試験時間の増加：aからhまで）
SEM観察の結果、キャビテーション腐食の初期段階では、コーティング表面に浅いしわや局所的な塑性変形が現れ、その後、微小亀裂や孔食が生じることが明らかになった。試験時間の経過とともに、孔食の数と大きさが増加し、広範囲にわたる剥離につながった。.
