Nb及V的添加对Ti基大块非晶合金微观结构及性能的影响

摘要

本文选用不同Nb、V添加量的直径为4mm的合金试样为研究对象，分析了它们的微观组织及力学性能，并研究了各合金试样在酸/碱溶液中的腐蚀性能，综合评价Nb及V的添加对Ti基大块非晶合金微观结构及性能的影响。
　　利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)分析了Nb及V的添加对Ti基非晶合金的微观组织的影响，结果表明，Nb、V加入量为4％时的合金试样为完全的非晶态，且二者具有比无Nb、V的合金样品更高的有序度，从而具备相对较少的自由体积；Nb、V添加量为8%和12%的合金试样为非晶基体上分布着晶体相的非晶合金复合材料。
　　利用差示扫描量热仪(DSC)分析了Nb及V的添加对Ti基非晶合金晶化激活能的影响，结果表明，4%的Nb、V的添加并未对合金样品的晶化转变表观激活能产生显微影响，而8%和12%Nb、V的加入，将会在非晶基体上析出诸如固溶体在内的晶体相，降低了合金的晶化转变激活能。
　　室温压缩结果表明，Nb、V加入量为4%的非晶合金试样由于具备相对较少的自由体积，因而塑性稍差，而对于Nb、V加入量为8%和12%的合金试样而言，由于其析出晶化相不同，导致塑性变形能力不同：Nb添加量为8%的合金样品由于晶化相的尺寸大小均一，分布均匀，导致塑性得到显著提高；Nb添加量为12%的合金样品则由于晶化分数过高，晶化相尺寸差别较大，导致变形时不能有效阻碍剪切带的扩展，室温塑性最低；V添加量为8%和12%的合金样品由于脆性相Cu10Zr7的存在，导致最终发生脆性断裂而不表现出宏观塑性。
　　维氏硬度及纳米压痕结果表明，Nb、V加入量为4%的合金试样具有最高的硬度值，这和其相对较高的玻璃转变温度密切相关；对于Nb添加量为8%和12%的合金试样而言，前者由于晶化相的尺寸更小，在承受载荷时，更易于与剪切带发生较为强烈的交互作用，提高了合金样品的抵抗变形的能力，因而具备最高的硬度值，后者因为晶化分数过高，晶化相尺寸差别较大，导致样品变脆，断裂强度为所有样品中最低的，因而硬度值最低；而对于V添加量为8%和12%的合金试样而言，前者由于晶化相为脆性相Cu10Zr7，脆性相的存在导致合金发生脆性断裂，断裂强度最低，因而具备最低的维氏硬度值，后者因为大量细小的枝晶相的存在，起到了类似于细晶强化的作用，断裂强度为所有样品中最高的，因而硬度值最高。
　　电化学腐蚀试验结果表明，对于不同Nb、V添加量的合金试样而言，在0.5mol/L H2SO4溶液中，Nb添加量为12%以及V添加量为12%的合金试样因具备最大的自腐蚀电位以及极化电阻，同时最小的自腐蚀电流密度，使得二者具备最好的耐腐蚀性能，这可能和Nb及 V的加入提高了合金表面生成的钝化膜的稳定性，使得后续反应过程中钝化膜未发生溶解，从而提高了其耐腐蚀性能，而在1mol/LNaOH溶液中，虽然不加Nb、V的合金试样的自腐蚀电位稍低，但是最小的自腐蚀电流密度以及最大的极化电阻都表明了在1mol/LNaOH溶液中，未加Nb、V的合金试样具备最好的耐腐蚀性能。

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第1章 绪 论

1.1 前言

1.2 非晶合金的发展概况

1.3 元素添加在非晶合金中的作用

1.4元素添加在非晶合金中的应用的发展现状

1.5 选题意义及研究内容

第2章材料制备与研究方法

2.1 Ti基合金阶梯试样的制备

2.2 分析测试方法

2.3 高分辨图像有序度分析的相关原理

第3章 Nb的添加对Ti基大块非晶合金微观结构及性能的影响

3.1 前言

3.2 Nb的添加对Ti基大块非晶合金微观结构的影响分析

3.3 合金的热分析

3.4 合金的力学性能分析

3.5 合金的腐蚀性能研究

3.6本章小结

第4章 V的添加对Ti基大块非晶合金微观结构及性能的影响

4.1 前言

4.2 V的添加对非晶合金微观结构的影响分析

4.3 合金的热分析

4.4 合金的力学性能分析

4.5合金的腐蚀性能研究

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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