铁基非晶合金在外场下的结构和服役性能的研究

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铁基非晶合金作为一种新型的结构和功能材料,不仅具有极高的强度、耐磨性和耐蚀性,而且还表现出优良的磁学性能,具有广泛的应用前景。本文以Fe78Si9B-13非晶合金作为研究对象,重点研究了外场的添加对铁基非晶合金的非晶形成能力、耐蚀性能、热稳定性能、磁学性能、显微结构等的影响。在不同压力下对Fe78Si9B13非晶条带进行加压处理,对处理后的条带采用XRD、SEM等实验手段分析所得试样的微观结构;利用DSC和DIL方法研究样品的热稳定性能、晶化行为及热膨胀行为;将样品在不同电解液中进行电化学腐蚀研究其耐蚀性能,并测量其电阻率的变化,通过各种测试手段可知较小压力下非晶合金中自由体积数量随压力增加而增加,导致其电阻率增大,耐蚀性能降低,但在较大压力下非晶合金中硅原子移动至自由体积中,反而降低了合金电阻率,提高了耐蚀性能。在磁场下不同浓度电解液中进行电化学腐蚀(NaOH, NaCl和H2SO4溶液),得到对应的极化曲线,对腐蚀后的合金进行表面形貌分析,结合腐蚀过程中各种反应对磁场存在时的电化学行为进行研究,根据结果可知磁场对非晶合金在不同电解液中腐蚀行为的影响可分为两类:低浓度溶液中磁场的引入可加快合金表面的溶解速度,从而使腐蚀程度加深,但在高浓度溶液中磁场的引入对于溶解后的金属离子和溶液中离子运动有影响,根据磁流体动力学,离子在洛伦兹力的作用下富集于金属表面,降低了表面合金继续溶解,从而提高了合金的耐蚀性能。由于宽条带中心区域和边缘区域冷却速度不同,通过不同的检测方法(VSM、 SEM、TEM、DSC及电化学腐蚀)对条带中心区域和边缘区域进行分析,结果显示冷却速度影响其非晶形成能力及显微结构,中心区域条带耐蚀性相比更好,对条带进行断口分析,扫描结果显示中心区域非晶条带的断口有更密集的脉状纹路,此外,中心区域条带断口有滑移台阶出现,这些微观结构都显示了中心区域的条带塑性更优。
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