铁基块体非晶合金在NaOH溶液中的腐蚀行为
全金属组元铁基块体非晶的制备与性能研究
全金属组元铁基块体非晶的制备与性能研究范超;孔见【摘要】为了获得良好的玻璃形成能力,通常在铁基非晶合金中添加类金属元素(P、C、B、Si等),但这些铁基非晶合金大多室温塑性很差,且其脆性与其类金属元素的种类、含量以及分布有密切关系,因而本文选取全金属组元铁基非晶合金(Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10,通过旋淬甩带与铜模喷铸的方法分别制备了条带与块体试样,并采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能试验机等进行了相关性能研究.研究表明:(Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10的临界尺寸在l～2 mm,玻璃转变温度为482℃,过冷液相区达到70℃;直径为1 mm的非晶棒材的屈服强度为2 190 MPa,断裂强度达到2 800 MPa,塑性应变量为3.6％.全金属成分中更多的金属-金属键合方式可能是其拥有较好塑性的原因.【期刊名称】《材料科学与工艺》【年(卷),期】2019(027)002【总页数】4页(P56-59)【关键词】铁基块体非晶合金;全金属组元;铜模喷铸;塑性;强度【作者】范超;孔见【作者单位】南京理工大学材料科学与工程学院,南京210094;南京理工大学材料科学与工程学院,南京210094【正文语种】中文【中图分类】TG139.8非晶合金是一种具有特殊结构和优异性能的合金材料，它是由金属熔体以极快的冷却速度凝固，从而抑制晶体相的形成，使液态熔体无序混乱的原子组态被冻结下来形成的[1].由于结构上长程无序、短程有序，使其具有一系列优异的性能.其中，铁基非晶合金拥有超高的强度与硬度、优异的软磁性能、优异的耐磨耐腐蚀性能[2-4]，以及丰富的自然资源，使其备受人们的关注.为获得良好的玻璃形成能力，通常在铁基非晶合金中添加1种或几种类金属元素[5-7](如P、C、B、Si等)，但这些铁基非晶合金大多数室温塑性很差，为典型的脆性材料，因而大大限制了铁基非晶合金的广泛应用.在对铁基非晶合金薄带及块体进行脆性分析时，发现其脆性与类金属元素的种类、含量以及分布密切相关[8].在不含类金属元素的Zr基、Cu基、Ti基等大块非晶合金中发现了较高的塑性变形能力，如：Zr61.88Cu18Ni10.12Al10在室温下具有超塑性[9]；Cu47.5Zr47.5Al5的压缩变形量达18%[10]；Ti45Cu40Ni7.5Zr5Sn2.5 的变形量达16%[10].为此，本文选取了不含类金属元素的铁基非晶合金(Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10[11]，并添加少量Y、Mo，制备了条带与棒材试样，并进行了相关性能研究.1 实验成分为(Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10，[(Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10]98M2 (M=Y,Mo)，原材料中金属元素的纯度大于99.9%，按名义成分进行配比，精确到±0.001 g.然后，用非自耗电弧熔炼炉在氩气保护气氛中进行熔炼，至少熔炼4次，以确保合金成分均匀一致；再通过单辊甩带与铜模喷铸的方法制备成样品.采用Bruker D8 X射线衍射仪(XRD)进行试样组织结构分析；用PE DSC 8500差示扫描量热仪分析试样的热稳定性，升温速率为20 K/min；采用长春机械科学研究院生产的DNS系列电子万能试验机进行试样的压缩性能试验，压缩试样的高径比为2∶1，应变速率为5×10-4 s-1，为了保证测试结果的准确，每种成分至少准备3个压缩样；利用FEI Quanta 250F场发射环境扫描电镜(SEM)对压缩断口进行分析.2 结果与分析2.1 非晶形成能力分析图1所示为3种成分的铁基条带的XRD衍射谱图，可以清楚看到，相同条件下FeCoNiCrZr具有更高的玻璃形成能力，在衍射角2θ=44°附近出现1个非晶态典型的漫散射峰，且在整个扫描角度范围内，没有出现明显的晶态尖锐的衍射峰，表明制备的条带样品为非晶态合金.而添加了Y与Mo的成分，有明显的晶态尖锐的衍射峰出现.根据Midema模型[12]，计算合金的混合焓公式为式中：为第i和j元素之间规则熔体的相互作用参数；ci为第i元素的原子分数；为二元液态合金的混合焓.计算得出FeCoNiCrZr的混合焓为-13.30 kJ/mol，FeCoNiCrZrY的混合焓为-12.98 kJ/mol，FeCoNiCrZrMo的混合焓为-12.74 kJ/mol.根据经验准则，大的负混合焓会使原子间的堆垛密度增加，从而使系统的吉布斯自由能降低，降低结晶驱动力，利于形成非晶态.因而，加入Y、Mo元素后其玻璃形成能力是降低的.图1 条带试样X射线衍射谱Fig.1 XRD pattern of ribbon samples根据条带的测试结果，对FeCoNiCrZr成分分别制备了直径为1、2、3 mm的棒状试样，XRD检测结果如图2所示.直径为1 mm的FeCoNiCrZr试样同样在衍射角2θ=44°附近出现1个漫散射峰，且没有出现明显的晶态合金尖锐的衍射峰，表明直径为1 mm的试样为非晶态合金.直径为2和3 mm的棒状试样有明显的尖锐衍射峰出现，表明有晶体相生成；且随着尺寸的增大，晶态衍射峰的数量增加，同时峰的强度也是增强的，表明试样中晶体种类与含量的增加.直径为2 mm的试样为非晶和晶体的复合物，而直径为3 mm的基本上均为晶态合金.因而，得出(Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10全金属成分的临界尺寸在1～2 mm.图2 (Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10棒状试样X射线衍射谱图Fig.2 XRD pattern of (Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10 rod-shape sample 2.2 热稳定分析将直径1 mm的棒状试样用DSC进行热性能参数分析，升温速率为20 K/min，得出的DSC曲线如图3所示.利用切线法，得出(Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10的玻璃转变温度Tg为482 ℃，晶化温度Tx为552 ℃，过冷液相区ΔTx为70 ℃.与文献中条带样品的热性能参数相比，玻璃转变温度Tg降低了25 ℃，晶化温度Tx接近，过冷液相区ΔTx提高了28 ℃.这可能是与制备工艺有关.图3 (Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10非晶合金DSC曲线Fig.3 DSC curve of (Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10 metallic glass2.3 力学性能分析将FeCoNiCrZr非晶合金棒材制备成高径比为2∶1的标准压缩样，室温压缩的应变速率为5×10-4 s-1，并将试样两端磨平整，以保证试验的准确性.图4为其室温压缩应力应变曲线，在单向压缩试验中，试样经过弹性变形阶段，而后屈服进入塑性变形阶段，最后失稳断裂，压缩试验结果列于表1中.图4 (Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10非晶合金应力应变曲线Fig.4 The stress-strain curves of (Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10 metallic glass表1 (Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10压缩性能Table 1 The compressive performance of (Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10 直径/mm屈服强度σy/MPa断裂强度σf/MPa塑性应变/%12 1902 8003.6121 6602 0801.7031 7001 8500.59直径为1 mm的非晶试样拥有最高的屈服强度、断裂强度及塑性应变，分别为2 190、2 800 MPa和3.61%；直径为2 mm试样的屈服与断裂强度分别为1 660和2 080 MPa，同时塑性应变为1.7%；而基本为晶体相的3 mm试样的强度与塑性都较小，其屈服强度为1 700 MPa，断裂强度为1 850 MPa，而塑性应变只有0.59%.表明全金属成分铁基块体非晶合金拥有高的强度及较好的塑性，随着晶体相的增加，强度和塑性都降低.为了进一步分析断裂的微观行为，对压缩断裂后的非晶试样进行了断口SEM扫描.图5所示为直径1 mm的FeCoNiCrZr试样的断口SEM形貌，从FeCoNiCrZr 压缩断口微观形貌中可以清晰地观察到脉络状条纹，且条纹间分布着许多类小液滴形态，它们是由于非晶在绝热剪切过程中产生的温升超过了样品的熔点而使样品软化形成的熔滴.图5 直径1 mm (Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10断口SEM形貌Fig.5 SEM images of compressive fracture of 1 mm diameter(Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10非晶合金拥有独特的结构特征，其中承载形变的基本单元为几十至几百个原子组成的短程序或中程序原子团簇[13-14].在这样的原子团簇中，协调变形的能力与键的长短及成键方向密切相关，也就是说金属玻璃的原子结合性质有可能成为影响力学性能的主要因素.而在晶体结构中，完全金属键的晶体要比金属键共价键混合的塑性变形能力要强，而完全共价键的晶体通常表现为脆性.因而非晶合金中更多金属-金属键合方式可能拥有较好的塑性变形能力，研究表明，金属-金属之间的键合方式显示更多的s波函数参与键合，而s轨道的电子拥有大的重叠度，在剪切过程中其轨道重叠度基本保持不变，从而拥有高的柔性，进而更容易抵抗剪切应变、吸收裂纹尖端的能量，使非晶合金表现为塑性特征[15-16].(Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10无类金属元素，原子之间的键合方式主要为金属-金属键合，因而拥有高的柔顺性，使全金属铁基非晶合金拥有较好的塑性变形能力.3 结论全金属成分(Fe0.52Co0.3Ni0.18)73Cr17Zr10中添加少量Y、Mo元素会使其玻璃形成能力降低，其拥有低的玻璃转变温度Tg为482 ℃和大的过冷液相区ΔTx 为70 ℃；同时拥有高的强度以及较好的塑性变形能力，直径1 mm的非晶试样，室温压缩时的断裂强度达到2 800 MPa，塑性应变达到3.6%，而直径为2和3 mm试样中随晶体相的增加，其强度与塑性都降低.更多金属-金属键合方式是其拥有较好塑性变形能力的原因.参考文献：【相关文献】[1] WANG W H, DONG C, SHEK C H. Bulk metallic glasses[J]. Materials Science and Engineering: R: Reports, 2004, 44(2): 45-89.DOI: 10.1016/j.mser.2004.03.001[2] SI J, MEI J, WANG R, et al. Fe-B-Si-Zr bulk metallic glasses with ultrahigh compressive strength and excellent soft magnetic properties[J]. Materials Letters, 2016, 181: 282-284. DOI: 10.1016/j.matlet.2016.06.052[3] WANG F, INOUE A, HAN Y, et al. Soft magnetic Fe-Co-based amorphous alloys with extremely high saturation magnetization exceeding 1.9 T and low coercivity of 2 A/m[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2017, 723: 376-384.DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.06.192[4] HAN Y, KONG F, CHANG C, et al. Syntheses and corrosion behaviors of Fe-based amorphous soft magnetic alloys with high-saturation magnetization near 1.7 T[J]. Journal of Materials Research, 2015, 30(4): 547-555.DOI: 10.1557/jmr.2014.389[5] LU Z P, LIU C T, THOMPSON J R, et al. Structural amorphous steels[J]. Physical Review Letters, 2004, 92(24): 245503.DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.245503[6] WANG W H. Roles of minor additions in formation and properties of bulk metallic glasses[J]. Progress in Materials Science, 2007, 52(4): 540-596.DOI: 10.1016/j.pmatsci.2006.07.003[7] LI J F, WANG X, LIU X, et al. Effect of fluxing treatment on the properties ofFe66Co15Mo1P7. 5C5. 5B2Si3 bulk metallic glass by water quenching[J]. Physica B: Condensed Matter, 2018, 528: 24-26.DOI: 10.1016/j.physb.2017.10.061[8] KUMAR G, OHNUMA M, FURUBAYASHI T, et al. Thermal embrittlement of Fe-based amorphous ribbons[J]. Journal of Non-Crystalline Solids, 2008, 354(10): 882-888.DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2007.08.001[9] TAO P J, YANG Y Z, BAI X J, et al. Zr-based bulk metallic glass with super-plasticity under uniaxial compression at room temperature[J]. Journal of Non-Crystalline Solids, 2008, 354(31): 3742-3746.DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2008.04.012[10]KIM K B, DAS J, VENKATARAMAN S, et al. Work hardening ability of ductileTi45Cu40Ni7.5Zr5Sn2.5 and Cu47.5Zr47.5Al5 bulk metallic glasses[J]. Applied physics letters, 2006, 89(7): 071908.DOI: 10.1063/1.2337534[11]XIE C, YANG Y, ZHONG S, et al. Formation, magnetic properties and bending deformation of Fe-based amorphous alloy without metalloids[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2017, 695: 877-880.DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.10.182[12]TAKEUCHI A, INOUE A. Classification of bulk metallic glasses by atomic size difference, heat of mixing and period of constituent elements and its application to characterization of the main alloying element[J]. Materials Transactions, 2005, 46(12): 2817-2829.DOI: 10.2320/matertrans.46.2817[13]SPAEPEN F. A microscopic mechanism for steady state inhomogeneous flow in metallic glasses[J]. Acta Metallurgica, 1977, 25(4): 407-415.DOI: 10.1016/0001-6160(77)90232-2[14]SPAEPEN F. Homogeneous flow of metallic glasses: A free volume perspective[J].Scripta Materialia, 2006, 54(3): 363-367.DOI: 10.1016/j.scriptamat.2005.09.046[15]YANG W, LIU H, ZHAO Y, et al. Mechanical properties and structural features of novel Fe-based bulk metallic glasses with unprecedented plasticity[J]. Scientific reports, 2014, 4: 6233.DOI: 10.1038/srep06233[16]袁晨晨. 金属玻璃的键态特征与塑性起源[J]. 物理学报, 2017, 66(17): 176402-176402. YUAN Chenchen.Key state characteristics and plastic origin of metallic glass [J]. Acta Physica Sinica, 2017,66 (17): 176402-176402.DOI: 10.7498/aps.66.176402。
铁基非晶合金耐腐蚀性能研究进展
溶 液 中显示极 高 的耐腐 蚀性 能 。在 １ ＨＣＩ Ｍ 溶液 中， 非品态 Ｆ 一１ —ｌＰ Ｃ合金 条 带没 有 腐蚀 现象 ｅ ０ ３ 一７ 发生 ， 晶态 的 ３４不锈 钢 （ ｅ ８ ｒ ８ ） 但 ０ Ｆ 一１Ｃ － Ｎｉ的腐 蚀速 度却达 到 了 ｌｍｍ／ （ １ 。合 金高耐 蚀 性 的主要 年 图 ）
浓 ＨＣ 溶液 中表 现 了极高 的耐腐蚀 能力 ， １ 腐蚀 速度 只有 １ ～１ ｒｍ／ （ ２ ； １Ｎ ＨＣ 溶 液 中（ ０ Ｏ ａ 年 图 ）在 ２ １ 参
比电极 为 Ａｇ Ａｇ １， 金 阳极 极化 至 ＋１ ｏ 还没有 点蚀 现象 发生 。 ／ Ｃ）合 ．ｖ
铁 基非 晶热 喷涂层 正尝试 应 用于 海军 舰 船 及核 燃 料储 存 罐 等设 备 上 。Ｆ ｒ ｒ 人 用 超音 速 火 焰 喷 ａｍｅ 等
基金项 目： 国家 自然科学基金 （ｌ ７ ０ ｌ ５ １ １ ５ ） 山 东省杰 出青年 基金 （Ｑ２ Ｌ １） 潍坊 学院博士科研 基金项 目 ５ １ １９ ， １７ １２ ； Ｊ ＯＯ２ ；
（ ０１ Ｂ ２ ） ２ ２ Ｓ ４
作者简介 ： 马海健（ ９Ｏ 。 山 东安丘人 ， １７ 一） 男， 潍坊学院机 电与 车辆工程 学院讲 师 ， 工学博 士。研 究方向 ： 液态金属及 其成型控制 ， 非晶态金 属的制备 、 结构及性 能 ， 纳来功 能材料 。
一 （ ）ｐ ） ｅ（ ｘ一
要 与表 面活性 原 子数量 ａ及合 金 的 电化学 活化 能 Ａ 有关 。 Ｇ
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其 中 ：走 ｈ 为频 率 因子 （ １ ５ ； Ｇ （ Ｔ／ ） ≈ ０ 一） Ａ 为 电化 学 活化 自川 能 ； 为 单位 面 积上 的原子 数 （ １ Ｎｓ ≈ ０
HVOF热喷涂制备Fe基非晶合金涂层的微观结构和摩擦磨损性能研究
HVOF热喷涂制备Fe基非晶合金涂层的微观结构和摩擦磨损性能研究H.H. Yao;Z. Zhou;K.Z. Tang;Z. Tan;G.H. Wang;D.Y. He;王玉【摘要】通过高速氧燃料火焰喷涂制备一种Fe59Cr12Nb5B20Si4非晶金属涂层,与商用316L不锈钢相比,以实现更低的热导率和更好的耐磨防护效果.所制备的涂层具有致密层状结构(孔隙率小于1%),有轻微的氧化发生.Fe基涂层的微观结构中具有非晶骨架并有纳米晶析出,其热导率(2.66 W/mK)显著低于不锈钢涂层(5.87 W/mK).得益于这种微观结构,涂层硬度可达到1258±92 HV.因为涂层磨损机理的改变,涂层的摩擦系数和磨损量在200℃时上升,并在400 ℃时下降.涂层在室温时的磨损机理主要为疲劳磨损并伴有氧化磨损.在200℃时,由于第三粒的磨损,磨损过程加速.400℃下涂层耐磨性能的下降可能导致大面积的氧化膜的生成.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2017(009)004【总页数】8页(P50-57)【作者】H.H. Yao;Z. Zhou;K.Z. Tang;Z. Tan;G.H. Wang;D.Y. He;王玉【作者单位】材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国;材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国;材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国;材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国;材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国;材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国【正文语种】中文【中图分类】TG174.4421 引言近年来，交通运输行业不断为车辆减重以降低能源消耗和尾气排放[1]。
例如，通过铝合金替代传统钢铁零部件是减重的有效途径，但铝合金硬度和熔点低于钢铁，限制了其进一步的应用。
在铝合金零部件表面喷涂防护性涂层是一种可能的解决途径[2-3]。
金属玻璃具有特殊的机械性能和理化性能[4]；这类材料在侵蚀性环境中可用作防护涂层因而引起关注[7]。
非晶腐蚀
李登尧
1.研究背景 2.对影响非晶腐蚀行为因素的研究 3.非晶腐蚀的防护
1.研究背景
非晶态合金（金属玻璃）：没有长程周期 性结构，具有短程有序，长程无序，原子 在三维空间呈拓扑无序排列，是一种亚稳 定结构，并在一定温度范围内保持这种状 态相对稳定。 由于其结构上的特别使其具有优越 的物理，化学，电学，磁学以及抗腐蚀的 性能。
非晶材料作为一种新型材料,具有很多 优良的性质，其中最有价值的是优异的 耐蚀性能。对非晶腐蚀行为的研究，主 要是通过实验研究对非晶腐蚀规律进行 总结。 本文主要介绍了研究腐蚀行为的实验方 法：失重法和电化学法。对影响非晶腐 蚀行为因素进行了探究,并提出相关腐 蚀防护技术。
2.非晶材料中的氧化物杂质
非晶中由于存在低量的氧原子就会 产生微小树枝状结构的晶体，在这些树 枝状晶体杂质上部分地方会富集Al 原子。 因为Al 原子与O原子之间有很强的 亲和力，造成的O与Al 反应生成很小的 氧化物颗粒，这种颗粒作为结晶核促使 微小树枝状的结晶体形成，这使非晶合 金很容易受到点蚀。
2.影响非晶腐蚀行为的因素
1.非晶合金的组成元素 非晶合金的耐蚀行为与其合金组成的元素 有很大关系。 加入某些元素后会大大提高非晶合金的耐 蚀性。像Cu基、Fe基、Al 基等非晶合金， 虽然结构是均匀的，但由于其构成元素中 含有活性的Cu、Fe、Al 等元素，极容易在 腐蚀环境中参与反应，因此使得非晶合金 的腐蚀程度很大。而加入像Zr（锆）、Nb （铌）、Ti、Mo、Ta（钽）等稳定性好的 元素，就会使耐蚀能力大大提高。
研究方法
对腐蚀行为的研究方法大致有两种方法，失重法 和电化学法，并用X射线散射、差热扫描量法、极化 曲线等分析实验结果。 1.失重法：将打磨好的样品浸泡在一定温度下的腐蚀 溶液中，浸入一定时间后，取出样品，清洗干净后称 其质量，通过此法计算失重率，反映出非晶腐蚀状况。 2.电化学法：先将非晶样品按要求用不同型号的砂纸 打磨好，用丙酮除去油垢后用蒸馏水清洗干净，只保 留一个工作面，其余面用环氧树脂密封。实验采用三 电极体系，参比电极是甘汞电极，辅助电极为铂电极。
非晶纳米晶软磁材料
非晶纳米晶软磁材料1、非晶纳米晶软磁材料非晶/纳米晶软磁材料一．应用领域非晶态软磁合金材料为20世纪70年月问世的一种新型材料，因具有铁芯损耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等优点，引起了人们的极大重视，被誉为21世纪新型绿色节能材料。
其技术特点为：采纳超急冷凝固技术使合金钢液到薄带材料一次成型；采纳纳米技术，制成介于巨观和微观之间的纳米态(10-20nm)软磁物质。
非晶、纳米晶合金的优异软磁特性都来自于其特别的组织结构，非晶合金中没有晶粒和晶界，易于磁化；纳米晶合金的晶粒尺寸小于磁交换作用长度，导致平均磁晶各向异性很小，并且通过调整成分，可以使其磁致伸缩趋近于零。
【表1】列出了非晶/纳米晶软磁材料的典型性能及主要应用领域。
近年来，随着信息处理和电力电子技2、术的快速进展，各种电器设备趋向高频化、小型化、节能化。
在电力领域，非晶、纳米晶合金均得到大量应用。
其中铁基非晶合金的最大应用是配电变压器铁芯。
由于非晶合金的工频铁损仅为硅钢的1/5～1/3，利用非晶合金取代硅钢可使配电变压器的空载损耗降低60﹪～70﹪。
因此，非晶配电变压器作为换代产品有很好的应用前景。
纳米晶合金的最大应用是电力互感器铁芯。
电力互感器是特地测量输变电线路上电流和电能的特种变压器。
近年来高精度等级〔如0.2级、0.2S级、0.5S级〕的互感器需求量快速增加。
传统的冷轧硅钢片铁芯往往达不到精度要求，虽然高磁导率玻莫合金可以满足精度要求，但价格高。
而采纳纳米晶铁芯不但可以到达精度要求、而且价格低于玻莫合金。
在电力电子领域，随着高频逆变技术的成3、熟，传统大功率线性电源开始大量被高频开关电源所取代，而且为了提高效率，减小体积，开关电源的工作频率越来越高，这就对其中的软磁材料提出了更高的要求。
硅钢高频损耗太大，已不能满足使用要求。
铁氧体虽然高频损耗较低，但在大功率条件下仍旧存在许多问题，一是饱和磁感低，无法减小变压器的体积；二是居礼温度低，热稳定性差；三是制作大尺寸铁芯成品率低，本钱高。
非晶相含量、晶粒尺寸对非晶纳米晶复合涂层耐酸性腐蚀能力的影响
题目：非晶相含量、晶粒尺寸对非晶纳米晶复合涂层耐酸性腐蚀的影响I1前言所谓非晶态是相对于晶态而言，是物质的另一种结构状态，它不象晶态那样呈长程有序排列，而是一种具有长程无序、短程有序或是在宏观上无序的结构。
正是由于非晶态合金这种独特的结构，使其在机械、力学、化学、物理性能等方面优于晶态合金，不仅具有较高的强度、韧性、耐磨性和抗腐蚀性，而且在试验中还表现出优良的软磁性能、储氢能力、超导能力和低磁损耗等特性。
近几年，大块非晶合金是材料科学研究的热点，许多物理和材料研究者从不同的角度对非晶合金特殊的结构和性能做了全方位的研究，并在合金体系、制备尺寸和强韧化等方面取得了显著的进展。
但是材料制备与研究的最终目的是应用，大块非晶合金材料也不例外。
在最近几届国内非晶合金研讨会上，与会专家和学者都提出了适时加强非晶合金应用研究的战略意义[1]。
1.1非晶涂层的发展历史与现状非晶纳米晶合金作为一种新型材料，具有高的强度、韧性、良好耐磨和耐蚀性能等特点，是当前国际材料研究领域的热点之一[2]。
利用纳米化技术提高材料的耐磨性能，利用非晶化技术提高材料的耐蚀性能，将纳米化技术与非晶化技术结合，制备耐蚀耐磨综合性能优异的非晶纳米晶材料具有广阔的应用背景。
目前这些材料仍然还没有大范围推广应用，主要因素是制备工艺过程难以控制，其应用主要被限制在薄带、细丝、粉末等低维度形状上。
相对而言，非晶纳米晶涂层的制备过程就比较容易实现。
采用热喷涂技术来制备非晶纳米晶涂层是对其制备技术的新开拓。
目前，用于制备非晶纳米晶涂层的热喷涂技术主要集中在等离子喷涂[3]和超音速火焰喷涂(HVOF)[4]非晶材料获得。
20世纪90年代初，美国California-Irvine大学的Lavernia研究小组利用热喷涂方法进行了纳米金属粉的热喷涂实验，发现金属粉末没有完全熔融，原料粉的纳米结构在喷涂后仍保留在涂层中，这一发现给从事热喷涂陶瓷涂层材料研究的工作者以极大的启发。
锆基非晶合金在NaOH溶液中的腐蚀行为
中图分 类号 ： ０ ４ ６６
文献标识码 ： Ａ
锆基 合金 可 以利 用 不 太 复 杂 的设 备 制 备 成 形， 与普 通 的晶态 合金 相 比具有 优 异 的力 学 性能 和物 理化 学性 能 ． 目前 锆基 大块 非 晶合金 已经 成 功 地 应用 于军 事武 器 、 电子 产 品 、 育用 品 、 体 医疗 器 械 和空 间工 程材 料 ５大 工程 领域 ＿． ｌ 自从材 料 ｊ
沈
阳 化
工
大
学
学
报
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２ 实 验 结 果 与 讨 论
目
０
２ １ 试样 在 ２ ． ５℃ 、． １ｍｏ／ ０ ０ ｌＬ和 ０ １ｍｏ Ｌ碱 ． ｌ ／ 性 环境 下的极 化 曲线分 析测试 图 １为 非 晶 合 金 在 ２ Ｃ、 ． １ｍｏ／ 和 ５ ｏ ０ ０ ｌＬ ０ １ｍｏ／ ． ｌＬ的 Ｎ Ｏ ａ Ｈ溶 液 中的极 化 曲线 ， １为 表
锆 基 非 晶合 金 在 Ｎ ＯＨ溶 液 中的腐蚀 行 为 ａ
尚世智 ， 孔美 玲 ， 李 云
（ 阳化工 大学 应用化学学 院，辽宁 沈 阳 １０ ４ ） 沈 １ １２ 摘 要 ： 用 电化 学极化 曲线研 究锆 基非晶合金 Ｚ５， Ｃ Ｎｉ １ Ａ ， ２ ｒ ｕ ， 。 ｇ 在 ５℃ 和 ６ Ａ ０℃ 温 度 下 ， 在
实 验 材 料 为 中 科 院 金 属 所 制 备 的 新 型
收 稿 日期 ： ２ １ ２— ８ ０ １—０ ２
基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（０ ０ ０ ２ ５ ７５ ９ ） 作者简介 ： 尚世智 （ ９６一） 男 ， １５ ， 辽宁海 城人 ， 高级 工程 师 ， 主要从 事褐煤及加压气化配套工艺及污水处理的研 究
07 pH值对块体非晶Pr_60_Fe_30_Al_10_在NaCl溶液中的腐蚀行为影响
·73·
说明合金的耐蚀性增强，这与图 1 所示的极化曲线的 实验结果是一致的。图 3a 中的阻抗图谱具有相似的形 状，而图 3b 中则各不同，说明非晶合金在酸、碱和中 性环境中发生了同种类型的腐蚀反应，而晶化后的合
金则不同。类似于图 2 分析交流阻抗图谱的方法，按 同样的方法可以得到其它实验条件下交流阻抗图谱的
mggsjtu@
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稀有金属材料与工程
第 36 卷
log (i/A·cm-2)
阳极部分则无 afel 直线段，出现了钝化平台。随着 pH 值的升高，阳极钝化区的范围有增大的趋势；开路电 位 Ecorr，即阴阳极反应的平衡电位，向贵金属方向移 动，这说明 Pr60Fe30Al10 非晶合金的耐蚀性增强。然而， 晶化后合金的极化曲线（图 1b）只有 pH=3 和 pH=7 的极化曲线的形状相似，极化曲线的阴阳极区都有明 显的 Tafel 直线段，而无钝化区。pH=10 为溶液中的 极化曲线与非晶合金的极化曲线形状类似，阴极区有 Tafel 直线段，阳极区出现了钝化区，但其钝化区的长 度范围要比相同条件下的非晶试样短地多，这说明非 晶的耐蚀性高于晶化后的试样。随着 pH 值的升高， 晶化后合金的开路电位 Ecorr 也向贵金属的方向移动。 相似的极化曲线形状说明试样的表面发生了相同类型 的电化学腐蚀，这也可以从后面的 EIS 图谱得到证实。
表 1 Pr60Fe30Al10 非晶及其晶化后试样在不同 pH 值的 3.5% NaCl 溶液中的极化参数
Table 1 Parameters of potentiodynamic polarization curves
of Pr60Fe30Al10 bulk metallic glasses and their crysta-
新型铁基软磁块体非晶合金的制备及性能
第1章 绪 论1.1 非晶合金的研究进展凝聚态物质一般可分为晶态物质、准晶态物质和非晶态物质。
理想晶体中原子的排列是十分有规则的，主要体现在原子具有周期性，或者称为长程有序；准晶体介于晶体和非晶体之间，具有长程的取向有序而没有长程的平移对称性；非晶体则是长程无序而短程有序，属于热力学亚稳态。
从广义分类，非晶态材料包括非晶态合金、非晶态半导体、非晶态超导体、非晶态电介质、非晶态离子导体、非晶态高聚物以及传统的氧化物玻璃等，其原子的结合方式可以是金属键、共价键、范德瓦尔斯键、氢键和离子键结合。
特殊的原子结构使非晶态材料具有较高的强度、硬度、高的耐磨性、好的抗腐蚀性及优良的软磁性能。
这些特性使非晶合金成为极具应用前景的新型材料，在国内外受到越来越广泛的重视。
首次报道成功地制备出非晶合金是在1934年，由德国人Kramer用蒸发沉积方法获得的非晶合金薄膜，不久后，Brenner等人采用化学沉积法制备了Ni-P非晶薄膜[1]。
1959年，Bemal首次用密集的自由堆积硬球模型来解释非晶结构；同年，Cohen 等人根据自由体积模型预言[2,3]：“假如冷却到足够快的程度，即使最简单的液体也可以通过玻璃化转变”，这一观点很快就得到了证实。
1960年美国加州理工学院的Duwez等人[4]采用熔体快速冷却的方法首次制备出Au75Si25非晶合金薄膜，从工艺上突破了制备非晶态合金的关键难题。
随后被Gilman等人[5]加以发展，工艺上能做到连续生产。
合金熔体经急冷形成的非晶合金通常又称为金属玻璃。
1969年，陈鹤寿[6]等人用轧辊法(冷却速率≥105K/s)可以一次性做出厚约30微米、宽几毫米、长可达几十米的非晶薄带，为非晶合金的大规模生产奠定了基础。
与此同时，Tumbull将成核理论运用于金属玻璃，提出了非晶形成的物理机理[7]。
1974年，陈鹤寿以及Turnbull 等人通过石英管水淬法等抑制非均质形核的方法，在103K/s淬火速率下制备出最大直径(D max)达1~3mm的Pd-Cu-Si、Pd-Ni-P非晶圆柱棒。
Fe-50Co合金在0.1 mol·L-1中性Na_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀行为研究
第50卷第3期辽 宁化工Vol.50，No. 3 2021 年 3 月_________________________________Liaoning Chemical Industry__________________________________March,2021 Fe-50C〇合金在 0.1mol.L-1中性Na2S〇4溶液中的腐蚀行为研究徐欢，于佳蕊，曹中秋，张轲(沈阳师范大学化学化工学院，辽宁沈阳110034)摘要：通过粉末冶金法（P M )和机械合金化法（M A )真空热压制备了常规尺寸的P M F e-50C〇块体合金和纳米尺寸的M A F e-50C〇块体合金，并且比较了这两种合金在0.1m〇l/L中性N a2S〇4溶液中的电化学腐蚀行为。
比较分析了两种F e-50C〇合金的自腐蚀电位曲线、电化学交流阻抗谱以及动电位极化曲线。
从自腐蚀电位曲线可知，常规尺寸P M F e-50C o块体合金的自腐蚀电位为-656.16m V,纳米尺寸M A F e-50C o块体合金的自腐蚀电位为-374.49 m V，都没有随时间的变化而发生改变；从动电位极化曲线可以发现，P M F e-50C〇和M A F e-50C o块体合金均会发生活性溶解，并且纳米尺寸M A F e-50C o合金的腐蚀电流密度高于常规尺寸P M F V50C〇合金；由交流阻抗谱可得，P M F e-50C o合金的阻抗谱曲率半径大于M A F e-50C o合金，说明P M F e-50C〇合金电子传递电荷电阻大于M A F e-50C〇。
因此，常规尺寸的P M F e-50C〇合金的耐蚀性更好。
关键词：F e-50C〇合金；腐蚀行为；电化学；N a2S04溶液中图分类号：TQ050.9+1 文献标识码：A文章编号：1004-0935 (2021 ) 03-0282-0420世纪80年代纳米材料的出现使人们意识到，材料的性能不仅由结构或化学成分决定，而且与颗 粒大小、形状或界面等微观结构密切相关。
锆基非晶合金在NaOH溶液中的腐蚀行为
锆基非晶合金在NaOH溶液中的腐蚀行为尚世智;孔美玲;李云【摘要】用电化学极化曲线研究锆基非晶合金Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3在25℃和60℃温度下,在0.01 mol/L和0.1 mol/L的NaOH溶液中腐蚀100 h的腐蚀行为,并用金相显微镜和扫描电镜对腐蚀前后试样的表面形貌进行观察与分析.极化曲线的测试结果表明：锆基非晶合金在25℃下,在浓度为0.01 mol/L和0.1 mol/L的NaOH溶液中浸泡100 h,随着NaOH溶液浓度的升高,非晶合金的耐腐蚀能力下降;锆基非晶合金在25℃和60℃下,在浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液中浸泡100 h,随着NaOH溶液温度的升高,非晶合金的耐腐蚀能力下降;锆基非晶合金和晶态合金在60℃下,在浓度为0.1 mol/L的NaOH溶液中浸泡100 h,非晶合金的耐腐蚀性能优于晶态合金.最后根据电化学腐蚀原理,从腐蚀介质温度和浓度方面的性质探讨锆基合金耐蚀性能的因素.%The corrosion behavior ofZr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3 bulk metallic glass was investigated by CHI660C electrochemistry in NaOH solution at 25 ℃ and 60 ℃.The surface characteristic was observed and analyzed by metallography.The polarization curves result showed that under current density ofZr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3 bulk metallic 0.01 mol · L^-1 and 0.1 mol · L^-1at 25 ℃,corrosion resisting ability of Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3 bulk metallic glass was worse with concentration increasing,under current density ofZr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3 bulk metallic 0.01 mol · L^-1 at 25 ℃ and60 ℃,Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3 bulk metallic glass was worse with concentration increasing,and under current density ofZr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3 bulk metallic 0.1 mol · L^-1 at60 ℃,Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3 bulk metallic glass had better corrosion resisting ability than its crystallized alloy.According to the electrochemical principle,temperature and concentration of solution properties onZr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3 bulk metallic corrosion resistance were discussed.【期刊名称】《沈阳化工大学学报》【年(卷),期】2012(026)003【总页数】7页(P199-205)【关键词】Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3非晶合金;极化曲线;酸碱腐蚀【作者】尚世智;孔美玲;李云【作者单位】沈阳化工大学应用化学学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学应用化学学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学应用化学学院,辽宁沈阳110142【正文语种】中文【中图分类】O646锆基合金可以利用不太复杂的设备制备成形，与普通的晶态合金相比具有优异的力学性能和物理化学性能.目前锆基大块非晶合金已经成功地应用于军事武器、电子产品、体育用品、医疗器械和空间工程材料5大工程领域［1］.自从材料科学工作者成功地制备出锆基大块非晶合金以来，人们在其各种性能研究方面做了许多卓越的工作，研究锆基非晶合金耐酸碱溶液腐蚀性能的比较多［2－8］，Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3是一种新型合金，对其在酸碱环境腐蚀性能的研究比较少见.本实验利用电化学方法研究了锆基非晶合金和晶态合金在NaOH溶液中的腐蚀行为，得到它们的腐蚀电位和腐蚀电流等主要参数，并观察表面形貌，为评价锆基合金的耐腐蚀数据及其今后在工业生产中的应用奠定基础.1 实验方法1.1 电极的制作实验材料为中科院金属所制备的新型Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3非晶合金.实验前，首先将样品切割成φ5 mm、厚度为1 mm的小块，用环氧树脂密封制作成工作电极.先后用600#、800#金相砂纸打磨，去除合金表面的氧化物，再用1 000#砂纸打磨.用金相抛光机抛光至肉眼看不到划痕，然后用蒸馏水冲洗掉表面抛光膏，再使用无水乙醇冲洗，吹干，备用.1.2 仪器及实验条件7XB型正置大平台金相显微镜，YM-1型金相预磨机，HX-600型金相抛光机，测试仪器采用上海晨华公司生产的CHI660C电化学工作站，电化学实验采用三电极体系，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂电极.浸泡实验在恒温水浴中进行，实验温度为25℃和60℃，NaOH浓度为0.01mol/L和0.1 mol/L，实验时间共100 h，分别在浸泡0 h、25 h、50 h、100 h时进行极化曲线测试和形貌观察.2 实验结果与讨论2.1 试样在25℃、0.01 mol/L和0.1 mol/L碱性环境下的极化曲线分析测试图1为非晶合金在25℃、0.01 mol/L和0.1 mol/L的NaOH溶液中的极化曲线，表1为相应腐蚀电位和电流密度数据.图1 锆基非晶合金在25℃、0.01 mol/L和0.1 mol/L NaOH条件下腐蚀0 h、25 h、50 h和100 h的极化曲线Fig.1 The polarization curve of Zr-based amorphous alloy under the condition at 25℃0.01 mol/L and 0.1 mol/LNaOH corrosion at 0 h、25 h、50 h and 100 h表1 非晶合金在25℃、0.01 mol/L和0.1 mol/L NaOH溶液中的腐蚀电位、电流密度Table 1 Amorphous alloys alloy corrosion potential and current density data in the 0.01 mol/L and 0.1 mol/L NaOHc(NaOH)/(mol·L－1)时间t/h Ecorr/V Icorr/(A·cm－2) 0 －0.015 4.025 60×10－8 0.01 25 －0.253 1.585 44×10－7 50 －0.232 1.072 47×10－7 100 －0.327 6.267 79×10－8 0 －0.325 4.168 69×10－7 0.1 25 0.749 6.549 93×10－7 50 0.867 1.412 54×10－6 100 1.37 6.309 57×10－6在表1中非晶合金0 h时在0.01 mol/L NaOH溶液中的自腐蚀电流密度比非晶合金在0.1 mol/L NaOH溶液中的电流密度低;在图1(a)中非晶合金在0.01 mol/L NaOH溶液中的自腐蚀电位为－15 mV，而在752 mV电流密度又急剧增加，发生了点蚀，在752 mV之后，随电位升高电流变化不大;在浓度为 0.1 mol/L NaOH溶液中的自腐蚀电位为－325 mV，电位在0 mV和100 mV处出现一个电流瞬间上升的拐点，同时可以看出0.01 mol/L NaOH溶液中的非晶合金的点蚀电位与自腐蚀电位有很大的分离，表明其耐点蚀能力很强.腐蚀25 h后，浓度为0.01 mol/L NaOH溶液中的非晶合金的腐蚀电流密度比浓度为0.1 mol/L NaOH 溶液中的腐蚀电流密度低.腐蚀50 h时，在图1(c)浓度为0.01 mol/L NaOH溶液中的极化曲线光滑且腐蚀电流小，在浓度为0.1 mol/L NaOH溶液中的非晶合金在1 331 mV处出现点蚀.腐蚀100 h时，在表1中浓度为0.01 mol/L NaOH溶液中的非晶合金的自腐蚀电流密度比浓度为0.1 mol/L NaOH溶液中的非晶合金低100倍.综上所述，在腐蚀初始阶段，非晶合金在浓度为0.01 mol/L NaOH溶液中腐蚀电流密度增加，腐蚀时间50～100 h时，腐蚀电流密度降低，可能是在腐蚀后期非晶合金表面形成保护膜，有效阻止了腐蚀的进一步增加.非晶合金在浓度为 0.1 mol/L NaOH溶液中腐蚀电流随着时间的增加，总体趋势是增大的.可以得出随着碱溶液浓度升高，合金表面的氧化膜破坏速度加快，使非晶合金的耐腐蚀能力下降.2.2 试样在25℃和60℃、0.01 mol/L碱性环境下的极化曲线分析测试图2为锆基非晶合金在25℃和60℃、0.01 mol/L－1NaOH条件下腐蚀0 h、25 h、50 h和100 h的极化曲线，表2为相应腐蚀电位和电流密度数据.图2 锆基非晶合金在25℃和60℃、0.01 mol/L NaOH条件下腐蚀0 h、25 h、50 h和100 h的极化曲线Fig.2 The polarization curves of Zr-based amorphous alloy under the condition at 25℃and 60℃、0.01 mol/L NaOH corrosion at 0 h、25 h、50 h and 100 h表2 非晶合金在25℃ and 60℃ 0.01 mol/L NaOH溶液中的腐蚀电位、电流密度Table 2 Amorphous alloys corrosion potential and current density data in the 0.01 mol/L NaOHθ/℃ 时间t/h Ecorr/V Icorr/(A·cm－2) 0 －0.015 4.025 60×10－8 25 25 －0.253 1.585 44×10－7 50 －0.232 1.072 47×10－7 100 －0.327 6.267 79×10－8 0 －0.014 4.897 79×10－8 60 25 －0.228 1.38893×10－7 50 －0.289 2.096 48×10－7 100 －0.138 7.767 37×10－7在表2中，非晶合金在25℃腐蚀0 h自腐蚀电流密度比非晶合金60℃的电流密度低;在图2(a)非晶合金在60℃的自腐蚀电位为－14 mV，电位在605 mV处出现一个点蚀拐点;与60℃相比，在25℃下非晶合金的点蚀电位与自腐蚀电位有更大的分离，表明其耐点蚀能力更好.在图2(b)腐蚀25 h后，非晶合金在60℃下在647 mV处出现点蚀.腐蚀50 h时，非晶合金在25℃下自腐蚀电流密度比60℃自腐蚀电流密度低.腐蚀100 h时，25℃非晶合金自腐蚀电流密度比60℃的非晶合金低10倍.综上所述，非晶合金在60℃下，腐蚀初始阶段腐蚀电流密度较小，这是因为表面形成保护膜.随着时间增加，腐蚀电流密度升高，100 h后非晶合金腐蚀快速进行，腐蚀电流上升.可以得出随着碱溶液温度升高，合金表面的氧化膜破坏速度加快，使非晶合金的耐腐蚀能力下降.2.3 非晶合金和晶态合金在60℃、0.1 mol/L碱性环境下极化曲线分析测试图3为非晶合金及晶态合金在60℃的0.1 mol/L NaOH溶液中的极化曲线，表3为相应腐蚀电位和电流密度数据.从在表3中可以看出:腐蚀时间0 h，晶态合金腐蚀电流密度大于非晶合金.图3 锆基非晶合金及晶态合金在60℃的0.1 mol/L NaOH溶液条件下腐蚀0 h、25 h、50、100 h的极化曲线Fig.3 Polarization curves of Zr-based amorphous alloy and its crystalline alloy under the condition of 0.01 mol/L NaOH at 60℃corrosion 0 h、25 h、50 h and 100 h表3 非晶合金和晶态合金在60℃、0.1 mol/L NaOH溶液下的腐蚀电位、电流密度Table 3 Amorphous alloys and crystalline alloys in salt spray conditions of 60℃、0.1 mol/L NaOH under the corrosion potential and current density试样时间t/h Ecorr/V Icorr/(A·cm－2) 0 －0.166 2.754 23×10－8非晶合金 25 －0.254 1.122 02×10－8 50 －0.183 1.258 93×10－8 100 －0.220 6.309 57×10－8 0 －0.189 3.981 07×10－8晶态合金 25 －0.400 3.89045×10－8 50 －0.420 2.041 74×10－6 100 －0.435 4.073 80×10－6在图3(a)中非晶合金在756 mV处出现点蚀，晶态合金在554 mV处出现点蚀.在25～50 h晶态合金腐蚀速率迅速增大，非晶合金腐蚀速率变化不明显.50～100 h 时的非晶合金和晶态合金的腐蚀速率继续增长，从图3(c)中可以看出:晶态合金在98 mV处出现点蚀，非晶合金在559 mV处出现点蚀点，点蚀电位越大与自腐蚀电位分离程度越大，说明非晶合金的耐腐蚀能力好于晶态合金.综上所述，随着时间的增加，非晶合金的腐蚀电流密度小于相同条件晶态合金的腐蚀电流密度，说明非晶合金的耐腐蚀性能好于晶态合金.2.4 表面形貌测试结果图4是非晶合金在NaOH溶液中腐蚀的金相图片.图4 锆基非晶合金在NaOH溶液下腐蚀的金相图Fig.4 Metallographic map of Zr-based amorphous alloy in NaOH solution corrosion图5是非晶合金和晶态合金在60℃、0.1 mol/L NaOH溶液中腐蚀的金相图片.图5 锆基非晶合金和晶态合金在60℃、0.1 mol/L NaOH溶液中腐蚀0 h、100 h 的金相图Fig.5 Metallographic map of Zr-based amorphous alloy and crystalline Zr-based alloy at 60℃in an atmosphere of 0.1 mol/L NaOH solution corrosion in 0 h、100 h从图4可以看出:非晶合金在25℃、0.01 mol/L NaOH溶液中表面腐蚀斑点较少，随着温度的升高和浓度的增大，非晶合金的耐腐蚀能力下降.温度的升高和浓度的升高可以使溶液中的OH－运动加剧，非晶合金与OH－反应生成碱盐或偏碱盐，加快腐蚀的速率.从图5中可以看出:在0.1 mol/L、60℃NaOH溶液的腐蚀初期，非晶合金和晶态合金的表面光滑平整，在腐蚀100 h后，非晶合金出现了明显的腐蚀斑点，晶态合金表面出现明显的凹凸不平的腐蚀区域，由于晶态合金本身的晶格缺陷，腐蚀情况比非晶合金严重.图6是锆基非晶合金在25℃和60℃、0.01 mol/L和0.1 mol/L NaOH溶液中腐蚀的SEM图片.图6 非晶合金在NaOH溶液浸泡100 h的SEM图Fig.6 Metallographic mapof Zr-based bulk amorphous alloy in NaOH solution for 100 h在不同浓度和温度的碱溶液中浸泡100 h后，非晶合金表面均有一些难溶物质附着，但比较而言，在25℃、0.01 mol/L NaOH溶液的合金表面附着物少且颗粒较小，单位面积氧化物最少.由图6(a)与图6(b)可知:在浓度为0.01 mol/L NaOH基体表面非常光滑，在浓度为0.1 mol/L NaOH溶液中表面可以看到有明显的点蚀现象，这与极化曲线测得的结果相一致.由图6 (a)与图6(c)可知:在温度为25℃的基体表面氧化物比60℃的基体表面氧化物少.图6(d)中可以看到有明显的点蚀现象. 对合金表面进行EDS能谱测试，结果如表4所示.图6中锆基非晶合金点1为氧化物，点2为基体.基底主要成分为Zr.值得注意的是合金表面氧化物的Al含量高于基体中的含量，可能是由于合金表面的Al的电极电位较低，首先发生电极反应，并在合金表面形成氧化物，在25℃下表面氧化物Al元素的含量偏高.在60℃下表面氧化物Cu含量偏高，这可能是因为随着温度和腐蚀电位的升高，达到了Cu的电极电位，Cu的氧化物开始形成.表4 非晶合金在25℃、0.01 mol/L、60℃下，在0.1 mol/L、NaOH溶液中浸泡100 h后的EDSTable 4 EDS of amorphous alloy for100 h immersion in 0.01 mol/L and 0.1 mol/L in NaOH solution at 25℃ and 60℃t/℃c(NaOH)/(mol·L－1) 位置 w(Zr)/% w(Cu)/% w(Ni)/% w(Al)/% w(Ag) 49.05 21.67 3.51 22.65 3.12点2 51.01 21.03 3.86 20.83 3.27 0.1 点1 47.75 21.862.73 24.69 2.96点2 50.72 20.223.19 22.25 3.62 60 0.01 点1 48.97 24.033.75 20.00 3.26点2 49.24 23.54 3.58 20.62 3.02 0.1 点1 43.52 26.644.73 21.97 3.14点2 /% 25 0.01 点1 48.94 24.20 3.97 19.71 3.193 结论(1)锆基非晶合金在NaOH溶液中有很好的耐腐蚀性能，在60℃、浓度为 0.1 mol/L NaOH条件下，腐蚀100 h非晶合金的电流密度为6.309 57×10－8A/cm2，比晶态合金的电流密度小64倍，可以得出非晶合金的耐腐蚀性能好于晶态合金.(2)在25℃、0.01 mol/L NaOH条件下，腐蚀100 h非晶合金的电流密度为6.267 79× 10－8A/cm2，比在25℃、0.1 mol/L NaOH条件下和60℃、0.01 mol/L NaOH条件下非晶合金的电流密度小.随着浓度的增大和温度的升高，锆基合金的耐腐蚀性能有所降低.(3)从锆基非晶合金的腐蚀形貌中可以得出:温度越高腐蚀溶液浓度越大，OH－的腐蚀速率越快，继而使合金腐蚀更严重.由于晶态合金自身晶格结构的缺陷，腐蚀情况比非晶合金严重，非晶合金耐腐蚀性能好于晶态合金.所以，影响合金耐腐蚀性的因素除了与合金的微观结构有关外，还与介质的浓度和性质有关.参考文献:【相关文献】［1］黄劲松.锆基非晶合金的研究进展与应用［J］.中国有色金属学报，2003，13(6):1321－1332.［2］陈伟荣.Zr-Al-Ni-Cu大块非晶合金的电化学腐蚀行为研究［J］.材料保护，2002，35(9):4－6.［3］王成.非晶合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为［J］.金属学报，2002，12(5):1016－1020. ［4］王成.非晶合金Zr55Al10Cu30Ni5在3.5%NaCl溶液中的电化学行为［J］.金属学报，2002，38(7): 765－769.［5］王成.Zr55Al10Cu30Ni5非晶合金在NaOH溶液中的腐蚀行为［J］.稀有金属材料与工程，2003，32 (10):814－817.［6］ Chieh T C，Chu J，Liu C T，et al.Corrosion of Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5Bulk Metallic Glasses in A-queous Solutions［J］.Materials Letters，2003，57 (20):3022－3025. ［7］ Raju V R，Kühn U，Wolff，et al.Corrosion Behaviour of Zr-based Bulk Glass-forming Alloys Containing Nb or Ti［J］.Materials Letters，2002，57(1): 173－177.［8］邵光杰，秦秀娟.ZrTiCuNiBe大块非晶合金腐蚀行为的电化学研究［J］.物理测试，2002(1):34－36.。
无金属粘结相TiCN基金属陶瓷在NaOH溶液中的电化学腐蚀行为
无金属粘结相TiCN基金属陶瓷在NaOH溶液中的电化学腐蚀行为肖桥平;张立;罗国凯;崔焱茗;吴厚平;黄龙【摘要】采用放电等离子烧结技术制备TiC0.4N0.6,TiC0.7N0.3,TiC0.7N0.3-29WC-12TaC和TiC0.7N0.3-29WC-12TaC-2Mo2C等4种无金属粘结相金属陶瓷,材料的相对密度≥98.5％;扫描电镜观察结果表明,TiC0.4N0.6金属陶瓷的晶粒较其它3种的晶粒明显粗大.采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱,研究4种材料在浓度为0.1 mol/L的NaOH溶液(pH=13)中的电化学腐蚀行为.结果表明,4种材料在NaOH腐蚀介质中的耐腐蚀性排序为TiC0.7N0.3>TiC0.7N0.3-29WC-12TaC>TiC0.7N0.3-29WC-12TaC-2Mo2C>TiC0.4N0.6;原料中氮含量增加和金属碳化物的添加均会导致金属陶瓷耐腐蚀性能降低;在一定条件下,无金属粘结相的TiCN金属陶瓷材料在碱性介质中可形成含氧化合物的表面钝化膜,导致腐蚀过程中出现伪钝化现象.4种无金属粘结相TiCN金属陶瓷材料中,TiC0.7N0.3的耐腐蚀性能最优,相对密度最高,达到99.5％.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2019(024)002【总页数】9页(P120-128)【关键词】放电等离子烧结;无金属粘结相TiCN金属陶瓷;电化学腐蚀;伪钝化【作者】肖桥平;张立;罗国凯;崔焱茗;吴厚平;黄龙【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG178WC基硬质合金具有高硬度和高耐磨性，被广泛用作耐磨零件，凿岩工具和切削刀具。
应力作用下铁基非晶涂层腐蚀性能影响的研究综述
应力作用下铁基非晶涂层腐蚀性能影响的研究综述王勇;李洋;吕妍;张旭昀;毕凤琴【摘要】Starting with investigating into Fe-based amorphous alloy and its coatings, the effects of residual stress and mechanical stress on the corrosion resistance of Fe-based amorphous coatings were elaborated to pro-vide theoretical support for the study on the amorphous metallic coatings applied in mechanical and corrosive environments so as to broaden its application range.%从铁基非晶合金和涂层的研究入手，概述了制备过程中残余应力和外加应力对涂层腐蚀性能的影响，以期为开展非晶涂层在力学和腐蚀环境中的研究提供理论指导，扩大非晶涂层的应用领域。
【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2016(043)003【总页数】4页(P284-286,364)【关键词】铁基非晶合金;应力;涂层;腐蚀【作者】王勇;李洋;吕妍;张旭昀;毕凤琴【作者单位】东北石油大学机械科学与工程学院;东北石油大学机械科学与工程学院;大庆石化公司信息技术中心;东北石油大学机械科学与工程学院;东北石油大学机械科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ050.9非晶态合金是一类远离平衡态、结构无序的刚性固体物质，具有许多特异的物理、化学性质，如接近理论值的高强度、高硬度、高弹性极限，优异的磁各向同性、优良的耐腐蚀性等[1]。
自20世纪80年代开始成为国内外材料科学和凝聚态物理学界的研究开发重点，被誉为继钢铁和塑料后材料领域的第三次革命。
Zr_60_Ni_21_Al_19_块体非晶合金的耐电化学腐蚀和抗氧化性能
中国科学: 物理学 力学 天文学2010年 第40卷 第12期: 1482 ~ 1486SCIENTIA SINICA Phys, Mech & Astron 引用格式: 景勤, 张兵, 张晋, 等. Zr 60Ni 21Al 19块体非晶合金的耐电化学腐蚀和抗氧化性能. 中国科学: 物理学 力学 天文学, 2010, 40: 1482 ~ 1486《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS论 文Zr 60Ni 21Al 19块体非晶合金的耐电化学腐蚀和 抗氧化性能景勤, 张兵, 张晋, 马明臻, 刘日平*燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室, 秦皇岛 066004 * 联系人, E-mail: riping@收稿日期: 2010-07-11; 接受日期: 2010-08-25国家自然科学基金(批准号: 50731005, 50821001, 50774006)和国家重点基础研究计划(编号: 2010CB731604)资助项目摘要 该文研究了块体非晶态Zr 60Ni 21Al 19合金的耐电化学腐蚀和抗氧化性能. 非晶态Zr 60Ni 21Al 19三元合金比与其同成分的晶态合金和0Cr18Ni9Ti 不锈钢表现出了更正的电极电位, 而且其在2 mol/L HCl 溶液中的腐蚀失重小于与其同成分的晶态合金和0Cr18Ni9Ti 不锈钢, 甚至小于五元的非晶态ZrTiCuNiBe 合金. 抗氧化性方面, 虽然非晶态Zr 60Ni 21Al 19三元合金好于与之同成分的晶态合金, 但两者均表现出了良好的抗氧化性. 关键词 大块非晶合金, 电化学腐蚀, 氧化 PACS: 61.43.Dq, 82.45.Bb, 81.65.Mq1990年以来, 大块非晶合金（又称大块金属玻璃）的研究取得了极大的进展, 发现了很多非晶合金体系, 这些优异的合金材料具有良好的应用前景[1~3]. 这些非晶合金中, 含Be 的Zr 基非晶合金表现出了优异的非晶形成能力和性能. 含Be 的多组元Zr 基非晶合金成为最具商业价值的非晶合金[4]. 但Be 是有毒元素, 在挥发状态对人体危害很大. 为取代Zr 基非晶合金中的Be 元素, 同时制备出较少组元的Zr 基非晶合金, 人们做了大量的工作[5~8], 制备了一些具有较高非晶形成能力且不合Be 的Zr 基非晶合金, Zr 60Ni 21Al 19就是其中较为突出的一个非晶合金. 该非晶合金在制造与氧化性溶液接触的容器具有潜在优势. 这种条件下即要求材料具有高的抗氧化性能又要求材料具有高的抗电化学腐蚀性能. 一般认为非晶合金比晶态合金具有更高的耐电化学腐蚀性. 因为非晶合金中不存在晶体缺陷、第二相、偏析等结构和成分缺陷, 具有更高的均匀性. 文献显示Zr 基非晶合金由于其合金元素的不同, 有些表现出良好的抗氧化性, 而有些表现出很差的抗氧化性[9~12]. 鉴于材料化学成分是决定材料相关耐腐蚀性能的重要因素, 本文研究非晶态ZrNiAl 三元合金的耐电化学腐蚀性和抗氧化性, 并与其同成分的晶态合金和0Cr18Ni9Ti 不锈钢相比较.1 实验非晶态ZrNiAl 合金由氩弧炉熔炼, 原料为纯度为99.9%的纯金属锆、镍和铝, 直径为3 mm 的圆柱试样用铜模吸铸法制备. 淬态试样和退火试样结构由采用Cu K α特征X 射线的Philips PW 1050 X 射线衍射仪检验. 试样的成分均匀性用HITACHI S-4800 扫描隧道显微镜附带的能谱仪分析.中国科学: 物理学 力学 天文学 2010年 第40卷 第12期1483试样的电化学腐蚀行为用电化学方法测试. 极化曲线测试过程中除直径3 mm 试样的端部暴露于测试溶液中外, 其他部分均用环氧树脂密封. 测试之前试样暴露部分经砂纸磨光、丙酮除油、蒸馏水清洗后在空气中干燥. 极化曲线测试在浓度为 2 mol/L 的NaOH, HCl 和5 g/L 的NaCl 溶液中, 用CHI660A 电化学工作站测量, 参比电极为甘汞电极, 辅助电极为铂电极. 测定极化曲线的扫描速率为0.001 V/s, 设置开路电位的时间为20 s, 再以开路电位为参考, 根据数据要求设置Tafel 曲线的电位区间. Tafel 曲线的测试时间设定为200 s. 极化曲线测试采用三电极系统, 参比电极为甘汞电极, 辅助电极为铂电极. 测定极化曲线的扫描速率为0.001 V/s, 设置开路电位的时间为30 s, 再以开路电位为参考, 根据数据要求设置Tafel 曲线的电位区间.全浸试验在2 mol/L HCl 溶液中进行, 以腐蚀后失重作为耐蚀性指标, 试样尺寸为φ 3×20 mm, 浸泡时间为744 h. 试样每隔12 h 从溶液中取出用超声震荡法去除试样表面附着的腐蚀产物.试验材料在空气介质中连续加热条件下的抗氧化行为用NETZSCH 热天平测量, 热天平热重精度为百万分之一. 同时测出试样氧化阶段的放热值. 试样尺寸为φ 3×2 mm, 试验前试样经#1200水砂纸打磨, 并用超声震荡法分别在丙酮和酒精中清洗.2 实验结果与讨论2.1 合金的耐电化学腐蚀性能制备了非晶态Zr 60Ni 21Al 19合金试样后, 将其中一部分在973 K 退火30 min 以获得晶态合金用于对比. 图1中(1)和(2)两条曲线分别给出了淬态和退火态合金试样的X 射线衍射结果. 试样在 2 mol/L NaOH, 2 mol/L HCl 和5 g/L NaCl 溶液中测得的极化曲线分别由图2~4给出, 作为对比0Cr18Ni9Ti 不锈钢的极化曲线也同时给出. 从图2~4的结果可看出, 在以上各个溶液中非晶态合金Zr 60Ni 21Al 19较同成分的晶态合金具有较高的电极电位值, 这意味着非晶态合金具有更低的电化学腐蚀倾向. 0Cr18Ni9Ti 是一种耐电化学腐蚀性很好的不锈钢, 从图2~4的实验结果可看出非晶态Zr 60Ni 21Al 19合金在以上3种介质中的电极电位也高于0Cr18Ni9Ti 不锈钢. 而且在以上3种介质中非晶态Zr 60Ni 21Al 19合金所表现出来的腐蚀电流在很大的范围内也低于同成分的晶态合金和0Cr18Ni9Ti 不锈钢, 在NaOH 介质中尤为明显. 为给出合金在介质中直接的腐蚀实验结果, 图5给出了非晶和晶态Zr 60Ni 21Al 19合金、0Cr18Ni9Ti 不锈钢还有非晶态ZrTiCuNiBe 合金在 2 mol/L HCl 溶液中的全浸试验结果. 从图5的结果看非晶态Zr 60Ni 21Al 19合金的腐蚀失重值在以上材料中具有最低, 具有最强的耐腐蚀性.合金的耐电化学腐蚀性强烈依赖其合金成分和组织结构. 图5试验结果中非晶态Zr 60Ni 21Al 19和ZrTiCuNiBe 合金在微观结构和化学成分上是均匀的, 这一点已由XRD 和EDS 试验结果证实. 它们为均匀图1 非晶和晶化Zr 60Ni 21Al 19样品的X 射线衍射图图2 Zr 60Ni 21Al 19和0Cr18Ni9Ti 合金在2 mol/L NaOH溶液中的极化曲线景勤等: Zr 60Ni 21Al 19块体非晶合金的耐电化学腐蚀和抗氧化性能1484图3 Zr 60Ni 21Al 19和0Cr18Ni9Ti 合金在2 mol/L HCl 溶液中的极化曲线图4 Zr 60Ni 21Al 19和0Cr18Ni9Ti 合金在5 g/L NaCl 溶液中的极化曲线的单相, 而且不存在诸如晶界、位错等晶体缺陷造成的结构不均匀性, 从而减小了形微观成腐蚀电池的可能性. 非晶态合金的这一性质提供了理想的形成表面均匀耐蚀钝化膜的条件. 这就是图5试验结果中非晶态Zr 60Ni 21Al 19和ZrTiCuNiBe 合金表现出高的耐蚀性的原因. 尽管晶态和非晶态Zr 60Ni 21Al 19合金与具有相同的成分, 但它们在相组成和相成分的均匀性方面不同, 表现出不同的耐腐蚀性能. 晶态合金的多相结构和相界、晶界等促进了腐蚀原电池的形成. 非晶态三元Zr 60Ni 21Al 19合金的耐蚀性略高于五元非晶态ZrTiCuNiBe 合金或许是因为较多元素的加入使图5 合金在2 mol/L HCl 溶液中的全浸试验结果其成分结构更复杂, 降低了其耐蚀性.2.2 合金的抗氧化能力合金的耐化学腐蚀能力是其另一个重要的化学性能, 合金在干燥空气中的抗氧化性是典型的耐化学腐蚀指标. 图6给出了非晶态和晶态Zr 60Ni 21Al 19合金在450℃加热时的氧化增重曲线. 尽管晶态试样比非晶试样表现出了较多的氧化增重量, 但总的说来两者具有类似的氧化增重行为和较强的抗氧化能力. 图7给出了非晶态和晶态Zr 60Ni 21Al 19合金在连续加热过程中的氧化增重曲线. 图7中的曲线1是非晶态Zr 60Ni 21Al 19合金在加热过程中的氧化增重曲线, 可以看出500℃以前增重曲线的斜率很小, 500℃以后增重曲线的斜率显著增大. 从图7中曲线4给出的DSC图6 Zr 60Ni 21Al 19合金450℃加热时的氧化增重结果中国科学: 物理学 力学 天文学 2010年 第40卷 第12期1485图7 Zr 60Ni 21Al 19合金连续加热时的氧化增重和放热曲线可以看出该非晶态合金在500℃后以完成晶化过程成为晶态合金. 也就是说在500℃以前的非晶状态试样氧化增重很小, 而在500℃以后的晶态试样氧化增重显著增加. 但从图7中曲线1给出的这一结果并不能说明非晶态试样和晶态试样抗氧化性能的优劣. 因为两者未放在在同一温度比较, 晶化前试样处于低温状态, 晶化后试样处于高温状态, 而所处温度的不同会导致合金氧化行为的极大差异. 为比较晶态和非晶态两种Zr 60Ni 21Al 19合金的抗氧化性, 图7中的曲线2给出了晶态Zr 60Ni 21Al 19合金在同样加热条件下的氧化增重曲线, 同时图7中的曲线3给出了晶态Zr 60Ni 21Al 19合金被加热氧化时所释放热量变化情况的DSC 曲线. 从图7中可看出曲线1和2没有明显的差别, 表明晶态和非晶态两种Zr 60Ni 21Al 19合金加热过程中表现出了相似的氧化行为. 从图7中曲线3可以看出晶态试样氧化放热的峰值温度在625℃附近, 过了625℃以后放热量逐渐减少. 这和图7中曲线1和2斜率所反映的试样氧化增重曲线斜率的变化完全一致. 曲线1和2在625℃附近具有最大的增重斜率, 625℃以后增重曲线的斜率逐渐下降, 780℃以后表现出了很低的斜率. 一般来讲, 温度越高氧化越严重. 图7中曲线1和2在625℃以后斜率逐渐下降表明其氧化过程中形成的氧化膜具有好的保护性, 减缓了合金的进一步被氧化.非晶态合金由于其良好的成分和微观结构的均匀性较晶态合金表现出了高的耐电化学腐蚀性. 合金具有高的抗氧化（化学腐蚀）性是由于氧化后形成的氧化膜是具有良好的保护性, 进而阻止合金被进一步氧化. 尽管纯Zr 表现出了良好的抗氧化性, 但非晶态Zr 65Ni 10Al 10Cu 15合金由于在氧化过程中表面形成了保护性不好的CuO 和Zr x O 2−x , 使其抗氧化性变坏[13], 而且Zr 65Ni 10Al 10Cu 15非晶合金晶化后其抗氧化性无明显变化[13]. 本文中非晶态合金和晶态合金具有相同的成分, 因此在氧化时表面应形成类似的氧化膜导致其具有相近的抗氧化性. 从图1中的曲线3和4可以发现非晶和晶态的Zr 60Ni 21Al 19合金氧化后组成其表面氧化膜的氧化物一致. Zr 60Ni 21Al 19合金中, Zr, Ni 和Al 元素氧化后的氧化物均具有良好的保护性, Ni 和Al 还经常作为提高抗氧化性的元素加入到抗氧化的钢中, 所以晶态和非晶合金试样都表现出了良好的抗氧化性. 退火后的非晶合金在以20℃/min 的加热速率从室温加热到815℃过程中, 试样增重率是0.237%, 这是一个很低的数值. 而且780℃以后由于所形成氧化膜的保护作用, 合金的氧化作用大大降低.3 结论非晶态Zr 60Ni 21Al 19三元合金在2 mol/L NaOH, 2 mol/L HCl 和5 g/L NaCl 溶液中比与其同成分的晶态合金和0Cr18Ni9Ti 不锈钢表现出了更正的电极电位, 在以上3种介质中非晶态Zr 60Ni 21Al 19合金所表现出来的腐蚀电流在很大的范围内也低于同成分的晶态合金和0Cr18Ni9Ti 不锈钢, 在NaOH 介质中尤为明显. 而且非晶态Zr 60Ni 21Al 19三元合金在 2 mol/L HCl 溶液中的腐蚀失重小于与其同成分的晶态合金和0Cr18Ni9Ti 不锈钢, 甚至小于五元的非晶态ZrTiCuNiBe 合金.抗氧化性方面, Zr 60Ni 21Al 19三元非晶合金和与之同成分的晶态合金没有太大的差别, 两者均表现出了良好的抗氧化性. 氧化过程中形成的氧化膜具有好的保护性, 可在很大程度上减缓合金的进一步被氧化.参考文献1 Wang W H, Dong C, Shek C H. Bulk metallic glasses. Mater Sci Eng, 2004, 44: 45—89景勤等: Zr60Ni21Al19块体非晶合金的耐电化学腐蚀和抗氧化性能2 Inoue A, Takeuchi A. Recent progress in bulk metallic glasses. Mater Trans, 2002, 43: 1892—19063 Johnson W L. Bulk glass-forming metallic alloys science and technology. MRS Bull, 1999, 10: 42—454 Peker A, Johnson W L. A highly processable metallic glass: Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5. Appl Phys Lett, 1993, 63: 2342—23445 Wang D, Tan H, Li Y. Multiple maxima of GFA in three adjacent eutectics in Zr-Cu-Al alloy system-A metallographic way to pinpoint thebest glass forming alloys. Acta Mater, 2005, 53: 2969—29796 Kumagai T, Nikkuni D, Hara S, et al. Development of interatomic potential for Zr-Ni amorphous systems. Mater Trans, 2007, 48:1313—13217 Matsubara E, Ichitsubo T, Saida J, et al. Structural study of Zr-based metallic glasses. J Alloys Compounds, 2007, 434-435: 119—1208 Jing Q, Zhang Y, Wang D, et al. A study of the glass forming ability in ZrNiAl alloys. Mater Sci Eng A, 2006, 441: 106—1119 Köster U, Triwikantoro. Oxidation of amorphous and nanocrystalline Zr-Cu-Ni-Al alloys. Mater Sci Forum, 2001, 360-362: 29—3610 Kimura H M, Asami K, Inoue A, et al. The oxidation of amorphous Zr-base binary alloys in air. Corro Sci, 1993, 35: 909—91511 Kimura H, Inoue A, Masumoto T, et al. Spontaneous oxidization of an amorphous Zr70Au30 alloy in air. Sci Rep Ritu A, 1986, 33: 183—19512 Koster U, Schunemann U. Rapidly Solidified Alloys. In: Liebermann H H, ed. New York: Marcel Dekker Inc, 1993. 30313 Kim C W, Jeong H G, Lee D B. Oxidation of Zr65Al10Ni10Cu15 bulk metallic glass. Mater Lett, 2008, 62: 584—5861486。
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ＢＹ 非 晶 合 金 在 不 同 浓 度 下 的 Ｎａ ＯＨ 溶 液 中 的
Ｎｙ ｕｓ ｑｉ ｔ图均 由单 一的容抗 弧 构成 。 随着 Ｎａ ０Ｈ 溶 液
浓度的增 大 ， 抗弧 的幅值越 来越 小， 明 非 晶合金 的 容 说
如 Ｌ 一 ， － ， ｒ基 ， 一 ， ｅ基 ， ｄ基 ， ｏ基 ， ａ基 Ｍｇ基 Ｚ － Ｔｉ 基 Ｆ－ Ｐ 一 Ｃ －
Ｎａ ＯＨ 都为 分析 纯试剂 ， 溶液 经过一 次蒸馏 水配 制 ， 所
有 实验均 在室 温 下进 行 ， 液 未 经 除氧 处 理 。试样 称 溶 重采 用 的是精度 为 １ ｇ的 电子天 平 。应用 日本 ＨＩ ０ — Ｔ ＨＩ 司的 Ｓ４ ０ ＡＣ 公 －８ ０型扫描 电子显 微镜 （ Ｅ 观察 Ｓ Ｍ） 试样 表面 的腐蚀形 貌 。
Ｎｂ Ｂ ， ｅＰ（ ｒ 一 ｉＢ ， ｅＢ（Ｚ — ）引， ｅＳ — — — ［ Ｆ — Ｚ ）Ｓ— ［ Ｆ — 一 ｒＮｂ ［ Ｆ — ｉＢ
Ｎｂ Ｃｕ ＦｅＣｒ Ｍ ｏ Ｙ— ＢＥ］ Ｆｅ Ｃｏ ＣｒＭ ｏ Ｃ— — ｃ］， — — — Ｃ－ ， — — — — Ｂ—
耐蚀 性 能逐 渐 减 弱 。这 一 结 果 与 极 化 曲 线 结 果 一 致 。
关键 词 ： 铁基块 体非 晶合金 ； 电化 学 ； 蚀 行 为 腐 中 图 分 类 号 ： ＴＧ１ ９ ８ Ｔ ７ ３ ． ； Ｇ１ ２ 文献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １９ ３ （ ０ ０ ｉ －８ ９０ １ ０ —７ １ ２ １ ） ０Ｉ ４ －４
１ 引 言
非 晶态合 金是 一种发展 迅速 的新 型材 料 。其 长程 无 序 的非 晶结 构使 该 类 材 料具 有 很好 的物 理 、 学 性 化
体系 ， 比电极为饱 和 甘汞 电极 （ Ｃ ， 中所 有 电位 参 Ｓ Ｅ） 文 都是相 对于 Ｓ Ｅ的 ， Ｃ 辅助 电极 为铂 片 。极化 曲线及 电 化 学阻抗 测 试 均采 用 Ｃ ６ ０ ＨＩ６ Ｂ电 化学 工 作 站 。极 化 曲线 测 试 的 扫 描 速 率 为 ５ ｍＶ／ ， 化 学 阻 抗 测 试 ｓ电 （ Ｉ） Ｅ Ｓ 的交 流 正 弦激 励 信 号 幅值 为 ５ ｍＶ， 试 频 率 范 测
２ 实 验
采 用水 冷铜模 吸 铸 法制 备 出 Ｆ Ｃ ｒ ｅ ｏＣ Ｍｏ Ｃ ｓ
ＢＹ 块体 非 晶合 金 。将母 合金 在 通 有 氩 气气 氛 的 电 弧炉 中熔炼 （ 原料 为纯度 ９ 的工业 纯铁 和 Ｆ Ｂ中间 ９ ｅ
合金 ， 其余 化 学元素 的纯 度 都在 ９ ． 以上 ） 将熔 融 ９９ ， 金 属注入水 冷 铜 模 中， 到 直径 为 ５ 得 ｍｍ 的 非 晶 合金 棒 。为保证 母合 金 成 分 的均 匀 性 ， 每个 铸 锭 都 经 过 了 多 次 的反 复熔炼 。电化学试 样利用 电火 花线 切 割加工 而成 。依次 用 ４ ０ １ ０ ０ ２ ０号 耐水砂 纸逐 级打 磨成 工作 面积 为 Ｏ一５ ｍｍ 的 圆 面 ， 光 ， 酮 除 油后 再 用酒 精 抛 丙 清洗 ， 最后 用蒸馏 水反 复冲洗 干净 ， 干后待 用 。采用 吹 日本 理 学 Ｄ／ ｘｒ 型 Ｘ射 线 衍 射 仪 （ Ｄ） 铸 态 ｍａ －Ａ ＸＲ 对
摘
要 ： 利用 电化 学极 化 曲线和 电化 学阻抗 （ Ｉ ） Ｅ Ｓ 测
了解 和合理 利用块 体非 晶合金 提供 了实验 依据ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
试 方 法 研 究 了 Ｆ ４ ｏ Ｃ １ １Ｃ５ 块 体 非 晶合 金 ｅｌ ７ ｒ Ｍｏ １ Ｙ２ Ｃ ５ Ｂ
在 ０ ５ １ ２以及 ４ ｌＬ Ｎａ ．，， ｍｏ／ ＯＨ 溶 液 中的 腐蚀 行 为。 极化 曲线 测 试 结 果表 明 ， ｅ１ ｏＣ １Ｍｏ４ ｌ ６ 块 Ｆ ４Ｃ ７ ｒ ５ １Ｃ５ Ｙ２ Ｂ 体 非晶合金 在 各 种 浓度 的 Ｎａ ＯＨ 溶 液 中都 具 有很 好
王
莉 等 ： 基 块 体 非 晶 合 金 在 Ｎａ 铁 ＯＨ 溶 液 中的 腐 蚀 行 为
铁 基 块体 非 晶合 金在 Ｎａ ＯＨ 溶 液 中的腐 蚀 行 为
王 莉 ， 月 盛 晁
（． １ 东北 大学 理学 院 ， 宁 沈 阳 １ ０ ０ ；． 辽 １ ０ ４ ２ 辽宁石 油化 工大学 理 学 院 ， 辽宁 抚顺 １３ ０ ） １０ １
的 耐 蚀 性 ， 极 极 化 曲 线 表 现 出 明 显 的 钝 化 特 征 。 随 阳 着 Ｎａ ＯＨ 溶 液 浓 度 的 增 大 ， 耐 蚀 性 能 逐 渐 下 降 。 其 Ｅ Ｓ结 果 显 示 ， 开 路 电 位 下 ， ｅ ｏＣ ｌＭｏ４ １ Ｉ 在 Ｆ ４Ｃ ７ ｒ １Ｃ ５ ｌ ５
Ｔｉ ， 一 一 Ａｌ 基 基和 Ｃ 一 ｕ基等 ［ 非 晶合金 。与 其它 非 晶合 金 １ ］
相比， 铁基 非晶合 金具 有优异 的力学 性 能 、 学性 能 和 磁 耐蚀 性能 ， 因而 引起 人 们 广 泛 的关 注 。但 是 由于 受 到
形成 能力 的限制 ， 铁 基 非 晶合 金 的许 多优 异 性 能 得 使 不到 充分 的应 用 。 目前 ， 于 铁 基块 体 非 晶 合金 系 的 对 研究 主 要 集 中 在 以 下 合 金 系 ： ｅＮｂＢ Ｙ［ ， ｅＣ — Ｆ — — — ２ Ｆ — ｏ ］
围为 ０ ０ ． １～ １ ０ ０ 。 实 验 所 用 的 ＨＣ 、 ａ １和 ０ ０ Ｈｚ ｌＮ Ｃ
能， 如强 度 、 硬度 、 磨 性 、 蚀性 和软 磁 性 等 等 ， 常 耐 耐 通 比相应地 晶态 合金 性 能 优 异 ， 已应 用 于 国民经 济 的多 个 领域 。迄 今 为止 ， 已经制备 出了许多 的非 晶合 金 系 ，