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高含量Co对铁基块体非晶合金玻璃形成能力及性能的影响

作　者: 刘江烈
导　师: 陈庆军
学　校: 南昌航空大学
专　业: 材料学
关键词: 块体非晶合金 玻璃形成能力 热导率 力学性能 耐蚀性
分类号: TG139.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本文采用非自耗电弧熔炼制备出Fe24+XCo24-XCr15Mo14C15B6Y2（x=0，2，4，6，8）铁基块体非晶合金。利用X-射线衍射仪（XRD）和高分辨透射电镜（HRTEM）确定Fe24+XCo24-XCr15Mo14C15B6Y2（x=0，2，4，6，8）块体非晶合金的结构及析出相；利用差示扫描量热仪（DSC）分析研究了Fe24+XCo24-XCr15Mo14C15B6Y2（x=0，2，4，6，8）块体非晶合金的热力学参数及其玻璃形成能力；利用激光闪光法导热仪测试了Fe24+XCo24-XCr15Mo14C15B6Y2（x=0，2，4，6，8）块体非晶合金热导率；利用开尔文扫描探针（Kelvin）研究了Fe24+XCo24-XCr15Mo14C15B6Y2（x=0，2，4，6，8）的表面电势能；借助电化学工作站研究了Co含量变化对铁基块体非晶合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能影响；采用压痕试验法研究了铁基块体非晶合金的力学性能，并研究了热处理工艺对上述性能的影响。研究结果表明：高含量的Co对铁基非晶合金的玻璃形成能力有明显的影响，有且仅当Co含量为20%时，铁基非晶合金玻璃形成能力为最大，较高的玻璃转变温度Tg为810.5K，其具有最宽的过冷液相区，△Tx达到98.5K，具有良好的热稳定性；热导率测试结果为随着Co含量的升高，热导率先减小后增加，且当Co含量为20%时，热导率最低为7.11W/k﹒m，铁基块体非晶合金的热导率随温度的升高而升高；高含量的Co可以提高铁基块体非晶合金硬度，其维氏硬度最高可达1209，降低了铁基块体非晶合金的断裂韧度，热处理可以明显的提高高含量Co的铁基块体非晶合金的断裂韧度，且高玻璃形成能力的成分经过热处理发生晶化，主要晶化相为Cr23C6、 Fe23B6、 Fe3B、 α-Fe、（FeCr）23B6等。铸态Fe24+XCo24-XCr15Mo14C15B6Y2（x=0，2，4，6，8）块体非晶合金在3.5%NaCl溶液中均具有良好的耐蚀性，其中当x=2时，在3.5%NaCl溶液中其自腐蚀电位-0.084V，电荷转移电阻Rt高达3.848×106Ω·cm2。对最强玻璃形成能力的合金及其热处理后合金的耐腐蚀性能研究表面，非晶态时其在3.5%NaCl耐腐蚀性能是最强的，而随着热处理温度的提高，耐腐蚀性能逐渐下降，且耐腐蚀性能的强弱与表面电子功函数存在一定的关系，非晶态时其相对表面电子功函数达到-240meV，即表面电子功函数越高，电化学耐腐蚀性能越好，而表面电子功函数越低，其电化学耐腐蚀性能越差。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 引言  8-9
  1.2 块体非晶合金的发展  9-11
  1.3 块体非晶合金的形成理论  11-13
    1.3.1 块体非晶合金的形成  11-12
    1.3.2 块体非晶合金的玻璃形成能力判据  12-13
  1.4 块体非晶合金的性能  13-15
    1.4.1 块体非晶合金的热物理性能  13
    1.4.2 块体非晶合金的力学性能  13-14
    1.4.3 块体非晶合金的耐腐蚀性能  14-15
  1.5 块体非晶合金的制备方法  15-17
    1.5.1 熔剂包敷法  15
    1.5.2 水淬法  15
    1.5.3 金属模铸造法  15-16
    1.5.4 电弧熔炼吸铸法  16-17
  1.6 本论文的研究内容及意义  17-18
第二章 试样的制备及实验方法  18-23
  2.1 实验方案  18-19
  2.2 块体非晶合金试样的制备  19-20
  2.3 块体非晶合金试样的热处理  20
  2.4 主要测试手段与分析方法  20-23
    2.4.1 块体非晶合金的结构分析  20
    2.4.2 差示扫描量热分析  20-21
    2.4.3 热导率测试  21-22
    2.4.4 维氏硬度测试  22
    2.4.5 电化学腐蚀曲线测试  22
    2.4.6 块体非晶合金的表面功函数测试  22-23
第三章 高含量 Co 对铁基块体非晶合金玻璃形成能力影响  23-34
  3.1 引言  23
  3.2 铁基块体非晶合金的形成及其非晶特征  23-26
  3.3 铁基块体非晶合金的热力学特征  26-28
  3.4 铁基块体非晶合金的玻璃形成能力  28-29
  3.5 铁基块体非晶合金的热物理性能  29-30
  3.6 铁基块体非晶合金的热导率分析  30-32
  3.7 本章小结  32-34
第四章 高含量 Co 对铁基块体非晶合金力学性能影响  34-43
  4.1 引言  34
  4.2 断裂韧度  34-39
    4.2.1 高含量 Co 铁基块体非晶合金的断裂韧性  35-37
    4.2.2 热处理工艺对铁基块体非晶合金断裂韧度的影响  37-39
  4.3 铁基非晶合金退火后的结构分析  39-41
  4.4 铁基块体非晶晶化后的金相形貌图  41-42
  4.5 本章小结  42-43
第五章 高含量 Co 对铁基块体非晶合金的耐腐蚀性能影响  43-56
  5.1 引言  43-44
  5.2 铁基块体非晶合金的电化学特性  44-49
    5.2.1 电化学极化曲线测试  44-46
    5.2.2 电化学阻抗谱测试  46-49
  5.3 热处理工艺对铁基块体非晶合金耐蚀性能的影响  49-54
    5.3.1 铁基块体非晶合金热处理后的电化学极化曲线测试  49
    5.3.2 铁基块体非晶合金热处理后的交流阻抗曲线测试  49-52
    5.3.3 热处理条件下铁基块体非晶合金电子功函数与耐腐蚀性能关系  52-54
  5.4 本章小结  54-56
结论  56-58
参考文献  58-62
攻读硕士学位期间发表的论文  62-63
致谢  63-64

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 非晶态合金
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