铁基块状非晶合金的制备与性能研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要Fc基块状非晶合金具有较高强度、良好软磁性能、较高热稳定性和优异的耐腐蚀性能，从而具有良好的应用前景。为了获得较大尺寸非晶样品，目前大多数采用高纯原材料或经净化处理(fluxtreatment)手段来制备Fe基块状非晶合金，提高了制作成本或使工艺复杂化，不利于非晶合金在实际中的应用。本文采用工业级纯度原料而未采用任何净化处理手段，利用铜模浇铸方法制备出几种铁基块状非晶合金，通过x射线衍射(XRD)分析、差示扫描热(DSC)分析、单向压缩性能测试、以及电化学耐蚀性能测试等方法，研究了其相

2、应的性能，主要开展了以下几方面的工作：1．成功制备出具有较大形成能力的Fe．Cr-Mo-Er-C．B块状非晶，直径可达8mm。该体系非晶合金的液相区约为50K，约化玻璃转变温度品d到劢为0．584，合金成分接近共晶成分。为了获得该体系合金的力学性能和耐腐蚀性能的提高，添加了灿。随后，通过压缩(D2的非晶棒，发现Al的添加略微提高了其断裂强度，从3．4GPa到3．7GPa。对断口显微组织的观察，发现在光滑的镜面区有明显的平行条纹带，经分析，认为室温下远离玻璃转变温度时，该体系金属玻璃的断裂是一种纳米尺度上的延性

3、断裂，有非常局域化的塑性变形产生。通过对比不同体系金属玻璃的断面结构，发现材料的脉纹尺寸或局域变形区与断裂韧性值存在明显的对应关系，说明脆性块状非晶合金可能是一种软化机制控制下的断裂，也可以认为是在更小的尺度上进行的塑性流动过程。这种条纹带的产生是断裂弹性波和裂纹前端的动态扩展相互作用的结果。断裂弹性波的强度和断裂强度成正比，因此，在断裂韧性低，塑性变形区随之降低的情况下，越强的弹性波就越容易在断面上形成周期性条纹结构。通过直径2mm的非晶在3．5wt％NaCl溶液中的耐腐蚀实验发现，非晶在含氯离子的溶液中，

4、耐腐蚀能力较不锈钢更强，形成的钝化区间约1000mV，腐蚀电流、钝化电流密度很低。可以作为理想的耐氯离子腐蚀的涂层材料。同时分析了该体系合金的非晶形成能力随Al含量之间的关系。通过热力学参数与临界尺寸的变化趋势的对比，发现Tumbull准则可以很好的描述该非晶体系形成能力的变化2．为了更好的分析非晶形成能力与合金元素之间的关系，在Fe-Cr-Mo．(Y，Gd)．C-B中，添加替代元素舢、Co，分析其形成能力的变化趋势，发现Fe．Cr-Mo-Y．C．B中，非晶形成能力得到加强。但是非晶形成能力的这种变化无法反映

5、到热力学参数的变化上，Tumbull准则无法用来判断该体系非晶形成能力的变化。可以认为Al、Co的添加破坏了合金形成高密度界面的能力，在含量较低的情况下，对非晶形成能力影响较小或者略微提高了形成能力，当含量上升时，非晶的形成能力反而大幅下降。同时在对其耐腐蚀实验中，发现了Fe(A1)．Cr-Mo-Y．C．B体系中，灿含量为3at％时，非晶在3．5wt％NaCl溶液中的耐腐蚀能力最强，其腐蚀电流、钝化电流密度均在nm／cm2级别，可见该非晶成分可以成为不锈钢在氯离子溶液中的耐蚀涂层。3．限于现在的非晶涂层厚度仅

6、为几个岬，探索了非晶作为304不锈钢涂层的制作工艺，为非晶的实际应用打下一定的基础。关键词：铁基块状非晶合金，非晶形成能力，热稳定性，强度，耐腐蚀性Ⅱ山东大学硕士学位论文AbstractFe-basebulkamorphousalloyshavepotentialappficationfortheirhighstrength,highthermalstability,goodsoftmagneticandcorrosionresistantpmperties．Forobtaininglargeramorpho

7、ussamples，highpuntyrawmaterialsorfluxtreatmentmethodswereappliedduringthepreparationprocess．Thisisunfavorableforpracticalapplication．Inordertolowerthecostandsimplifytheproduclionprocess，wepreparedFe-basebulkamorphousalloysusingcoppermouldcastingtheraWmateri

8、alsinmdustrygrade．Thethermal，magnetic，mechanicalandcorrosionresistantpropertiesofthesampleswereinvestigatedbymean$ofX-raydi债actonl哪(ⅪD)，differentialscanningcalorimetry(DSC)，compressiontest,scanningelec