论文部分内容阅读
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。