晶化行为对FeCoCrMoCBY非晶合金腐蚀性能及导热性能的影响

摘要

本论文采用真空电弧炉铜模铸造法制备出直径为3mm的Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2(at％)非晶合金，并以非晶晶化退火法制备出Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶/纳米晶合金。采用X射线衍射仪（XRD）、热分析仪（DTA）和扫描电子显微镜（SEM）对该非晶合金的非晶特性及其晶化过程进行了研究。并用浸泡法、电化学技术（极化曲线和电化学阻抗测试）研究了非晶及其非晶/纳米晶合金分别在王水和1.5M HCl溶液里的腐蚀行为，用SEM对浸泡后以及极化测试后的试样的腐蚀形貌进行了观察，综合分析了非晶合金分别加热到610℃、630℃、645℃并保温3h（Ar气保护）后，其内部结构及其耐腐蚀性能的变化规律。结果表明，不同组织结构以及不同组成成分的析出相（Fe3B、Cr3C2、Cr23C6），与其试样的耐蚀性能有密切的关系，具有成分和结构均匀性的Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金耐腐蚀性能优于其非晶/纳米晶合金。但值得关注的是，虽然非晶/纳米晶试样的耐蚀性能有所降低，但其自腐蚀电流密度 Icorr以及钝化膜电阻R1依然与其非晶试样的数据在同一个数量级，说明其抗腐蚀性能下降并不十分明显；且其试样的耐蚀性能由强到弱依次为：630℃×3h＞610℃×3h＞645℃×3h。此外，本论文采用了激光闪射热导率测试仪测定了非晶及其非晶/纳米晶合金在300K，375K，425K，495K和525K温度区间的热扩散系数及热导率，研究了热处理温度以及时间对 Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金的热导性能的影响，探讨了热物理性能与组织结构、温度之间的关系。结果表明，在流动的Ar气保护下，对非晶合金在700℃保温1h后,其基体上析出了均匀细小的晶粒，其平均晶粒尺寸为48nm，晶化分数为10.5%，在室温下，其热导率为0.803W/mk，相对于非晶合金室温下的热导率值（1.51W/mk）有所降低；但将热处理时间延长到4h后,试样的平均晶粒尺寸增长程度不大（51 nm），但其晶化分数却显著增大至62.9%，热导率为0.726W/mk；若将热处理温度提高至900℃，并保温4h，非晶相几乎全被晶化，但其平均晶粒尺寸仅为57 nm，热导率继续降低至0.698W/mk；且试样在375K，425K，495K和525K温度下测试，其热导率的大小关系仍为λ(非晶)>λ(700℃×1h)>λ(700℃×4h)>λ(900℃×4h)，这说明随着晶化分数的增加，而晶粒尺寸变化微小，非晶/纳米晶合金的导热性能会有所降低，但降低的幅度不是特别明显。此外，非晶及其非晶/纳米晶合金的热扩散值比较小，均在10-7数量级，非晶合金在室温下的热扩散值仅为2.57×10-7 m2·s-1。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2非晶合金国内外的发展概况

1.3非晶合金的形成基本理论及其制备方法

1.4非晶合金的晶化行为

1.5非晶合金的性能和应用的研究概况

1.6论文研究的主要内容

第2章 试样的制备及试验方法

2.1非晶试样的制备方法

2.2晶化退火法制备非晶/纳米晶合金

2.3 热分析

2.4 X射线衍射分析

2.5耐腐蚀性能

2.6导热性能

第3章 非晶合金的制备及其热处理工艺的制定

3.1非晶合金的制备

3.2非晶态结构特征

3.3非晶合金的热分析及其热处理工艺的确定

3.4 本章小结

第4章 非晶及其非晶/纳米晶合金的腐蚀性能的研究

4.1引言

4.2非晶合金晶化后的结构分析

4.3浸泡实验的腐蚀失重分析

4.4电化学腐蚀行为的分析

4.5 本章小结

第5章 非晶及其非晶/纳米晶合金的导热性能的研究

5.1引言

5.2不同退火温度和时间对晶化行为的影响

5.3晶化后试样的晶化分数分析

5.4晶化后试样的组织变化

5.5导热性能的分析

5.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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