共晶高熵合金兼具高强度与高韧性，被认为是极具潜力的海洋结构材料之一。然而，这类材料在含氯环境中往往面临一个关键瓶颈：不同相之间的成分差异会诱发微电偶腐蚀，导致钝化膜稳定性不足、局部点蚀易萌生并快速扩展，从而严重限制其海洋服役应用。由此，如何从微观组织设计入手，增强钝化膜保护能力、削弱局部腐蚀敏感性，成为推动共晶高熵合金走向海洋应用的重点关注方向。

围绕这一难题，中科院宁波材料所蒲吉斌研究员与北京科技大学郑磊教授团队提出了一种新思路：不再单纯追求“成分均匀化”，而是通过受控量Ti微合金化和激光沉积非平衡凝固定向设计，构建纳米尺度化学有序异质结构，以调控耐蚀Cr元素的空间分布和钝化膜钝化行为，从微观机制上提升材料耐蚀性。该研究工作成功解决了传统共晶高熵合金中“局部腐蚀易发生、钝化膜不稳定”的核心问题，为海洋环境用耐蚀共晶高熵合金的成分-结构协同设计提供了新的理论依据。相关研究成果以题为“Ti-mediated nanoscale chemical ordering heterogeneity underpins superior corrosion resistance in laser deposited AlCoCrFeNi2.1 eutectic high-entropy alloy”发表在了腐蚀领域国际期刊《Corrosion Science》上。

文章连接：

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2026.113714

① Ti诱导的纳米化学有序异质结构

Ti加入后，合金整体依然维持FCC+BCC双相共晶特征，但BCC相内部却发生了更深层次的结构重构：在Ti促进下，BCC基体发生调幅分解，并伴随有序化转变，逐步形成Cr-Fe富集区与Ni-Al-Ti富集有序B2区交替分布的纳米化学有序异质结构。这意味着，Ti在不破坏原有共晶结构框架的前提下，实现了更精细的纳米尺度组织调控。

Ti微合金化后微观结构特征

② 显著提升了合金在3.5 wt% NaCl中的耐蚀性能

Ti改性样品的自腐蚀电流密度明显降低，表明整体腐蚀动力学被显著减缓；其点蚀电位几乎翻倍，钝化区间明显拓宽，说明材料抵抗局部膜破裂和点蚀萌生的能力大幅增强。同时，恒电位极化过程中电流波动显著减少，表明亚稳态点蚀受到有效抑制。

电化学结果对比

③ 钝化膜由“易缺陷”转向“致密稳定”

EIS结果表明，含Ti样品电荷转移电阻明显提升；通过全频电化学阻抗谱测量和等效电路拟合构建Mott-Schottky结果显示，含Ti样品钝化膜中的载流子浓度降低，意味着膜层缺陷密度更低、Cl-更难穿透。钝化膜XPS和TEM进一步证实，Ti改性后钝化膜中Cr2O3含量提高，并形成了Cr2O3主导、TiO2与Al2O3协同增强的复合氧化膜；同时，合金表面形成了连续均匀的纳米级非晶钝化层，在FCC相和BCC/B2相表面均能稳定覆盖。

钝化膜电化学特性

钝化膜XPS结果

④ 点蚀抑制的关键机制

研究发现，Ti加入后点蚀仍优先在Ni-Al-Ti富集B2区及相界附近萌生，但与传统共晶高熵合金合金不同的是，这些局部区域一旦发生溶解，会快速形成Al/Ti氧化物沉积，覆盖坑内表面并阻滞进一步溶解；与此同时，周围Cr富集区域又可持续提供更强的钝化支撑，抑制点蚀向周边扩展。最终，腐蚀形貌由原始合金中的深大、连通型腐蚀坑，转变为浅表、分散的纳米/亚微米级腐蚀特征。

腐蚀形貌结果对比

⑤ 耐蚀性提升的机制模型

研究提出，Ti诱导化学异质性对耐蚀性的贡献具有“双重作用”：其一是“钝化调控效应”，即通过Al-Ti富集的B2相优先选择性溶解释放Al3+/Ti4+，优先成核形成Al2O3/TiO2，并促进Cr2O3的异质形核与持续生长，推动形成更致密、更稳定的复合钝化膜。其二是“空间阻断效应”，即钝化膜击穿后，优先腐蚀B2相可在表面形成热力学稳定的Al2O3/TiO2保护层减缓腐蚀，并通过分散Cr富集微区限制点蚀扩展。正是这两种效应的协同，使材料获得了更优异的耐蚀表现。

钝化膜溶解-扩散-沉积模型

点蚀抑制机制

【总结与展望】

该研究工作表明，提升共晶高熵合金耐蚀性，并不一定依赖简单的“成分平均化”思路，更关键的是通过精准的微观结构设计，让局部化学异质性转化为有利于钝化膜形成与点蚀抑制的功能性结构。通过诱导的纳米化学有序异质结构，成功实现了Cr空间分布优化、钝化膜致密化以及点蚀扩展受限，为海洋环境下高性能共晶高熵合金的设计提供了新范式。