Mo、Nb对ZrCu基非晶合金玻璃形成能力、热稳定性及耐蚀性的影响

摘要

ZrCu基块体非晶合金(BMG)是近几年 BMG研究领域研究最为广泛的合金之一，微合金化的方法是BMG研究的重要方法。本论文即以ZrCu基BMG为研究对象，利用微合金化的方法，研究Mo、Nb元素添加对Zr47Cu44Al9基体合金玻璃形成能力(GFA)、热稳定性及耐蚀性的影响。
　　采用铜模吸铸法制备非晶合金试样，通过 X射线衍射(XRD)、差热扫描量仪(DSC)、电化学设备等检测手段对材料的结构、GFA、热稳定性及耐蚀性进行了较为系统的研究，研究结果表明：
　　Mo元素的加入能明显影响合金的GFA，当Mo元素添加量为2％时合金具有最佳GFA，纯非晶样品的临界尺寸由Zr47Cu44Al9的4mm增加到6mm。此合金对Mo的成分变化非常敏感，当添加量为3%时，4mm的样品已检测不到非晶相的存在。
　　利用Losacka方程、Kissinger方程和Doyle方程计算的晶化过程的动力学特征值、表观激活能(Eg、Ex、Ep)及局部激活能Eα的结果表明，2%Mo的加入有效提高了合金的热稳定性。
　　耐蚀性实验显示，不同Mo含量的三种合金在含氯离子的HCl和NaCl腐蚀液中耐蚀性均较差，而在HNO3、NaOH和H2SO4溶液中耐蚀性均表现良好。这说明此类合金的耐蚀性与溶液体系密切相关，而与Mo的加入量的关系不是很大。总体看来，与同体系的其它成分合金相比，非晶合金的耐蚀性更好，尤其是(Zr47Cu44Al9)98Mo2非晶合金的综合耐蚀性更好，表明合金的耐蚀性与其自身结构也有关。
　　适量的Nb元素的添加也能显著提高合金的GFA。在1%~5%的成分添加区间内，非晶合金GFA随着Nb的加入量呈先增大后降低的趋势。当添加量为1%~4%时，合金的非晶临界尺寸都可达5mm以上。当添加量为2%时，纯非晶的临界直径可以达到8mm以上。Nb元素对非晶合金的GFA的影响效果要优于Mo元素。
　　热稳定性研究结果表明，Nb的加入明显提高了合金的热稳定性。Kissinger方法计算出的(Zr47Cu44Al9)98Nb2合金的Eg、Ex、Ep分别达到302.7 KJ/mol、445.85KJ/mol和389.21KJ/mol。
　　含Nb合金在不同腐蚀介质中耐蚀性表现与含Mo合金的耐蚀性表现有一定相似性。即在HCl和NaCl中耐蚀性较差，而在HNO3、H2SO4和NaOH中耐蚀性均较好。但两类合金也有显著不同，含Nb合金在含有Cl离子的溶液中的耐蚀性随着Nb添加量的增加而增强，这说明含Nb合金的耐蚀性不仅与溶液体系相关，也与Nb的含量和样品状态都相关。

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1 绪论

1.1非晶合金发展概况

1.2非晶合金形成机理

1.3非晶合金成分设计经验准则

1.4非晶合金玻璃形成能力表征参数

1.5非晶合金性能及应用

1.6 ZrCu基非晶合金微合金化研究进展

1.7本文研究意义及主要研究内容

2实验内容及研究方法

2.1 成分设计

2.2 实验材料

2.3实验设备

2.4试样制备

2.5 非晶合金结构和性能测试

3 Mo对Zr47Cu44Al9非晶合金玻璃形成能力、热稳定性及耐蚀性的影响

3.1 Mo对Zr47Cu44Al9非晶合金的玻璃形成能力的影响

3.2 (Zr47Cu44Al9)98Mo2热稳定性分析

3.3 Mo对Zr47Cu44Al9耐蚀性的影响

3.4本章小结

4 Nb对Zr47Cu44Al9非晶合金玻璃形成能力、热稳定性及耐蚀性的影响

4.1 Nb对Zr47Cu44Al9非晶合金的玻璃形成能力的影响

4.2(Zr47Cu44Al9)98Nb2热稳定性分析

4.3 Nb对Zr47Cu44Al9耐蚀性的影响

4.4本章小结

5 结论

参考文献

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