新型镍基非晶合金的制备与性能研究

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利用X-射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)及动电位极化曲线法等主要研究手段,以Ni58Ta36Sn6非晶合金为对象,系统研究了不同Er含量添加对(Ni58Ta36Sn6)100-xErx(0<x<5 at)合金的非晶形成能力(GFA)、腐蚀性能以及磁性能的影响。根据三元Ni基非晶组元具有周期性规律的特点,开发了一种新型三元Ni基非晶形成体系Ni-Zr-Sn。并依据XRD、DSC和SEM等实验测试方法分析探寻合金的最佳非晶形成范围,以VSM及动电位极化曲线法研究其腐蚀性能和磁性能。基于以上研究发现:不同量稀土Er的添加对Ni58Ta36Sn6非晶合金的GFA存在显著影响,少量Er原子(1%、2%)的添加作用效果显著。(Ni58Ta36Sn6)99Er1、(Ni58Ta36Sn6)98Er2合金薄带的XRD图谱中非晶弥散峰相对于Ni58Ta36Sn6、(Ni58Ta36Sn6)97Er3和(Ni58Ta36Sn6)95Er5明显要宽化和强化。从DSC曲线上可以看出,合金薄带的玻璃化转变温度(Tg)、晶化温度(Tx)分别随着Er原子含量增多而增大,但是(Ni58Ta36Sn6)98Er2的过冷液相区宽度(△Tx)要小于(Ni58Ta36Sn6)99Er1合金。比较表征非晶合金GFA的Trg、γ和β三个参数值,发现(Ni58Ta36Sn6)99Er1都为最大。XRD和DSC分析表明,(Ni58Ta36Sn6)99Er1合金具有明显大于Ni58Ta36Sn6的非晶形成能力,SEM结果也验证了这一结果,直径3mm的(Ni58Ta36Sn6)99Er1合金的最大非晶区为0.5mm,而Ni58Ta36Sn6合金为0.1mm。失重实验和动电位极化曲线分析表明,Ni-Ta-Sn非晶合金系具有优异的耐酸、碱和盐的腐蚀能力,而微量Er的加入增强了Ni58Ta36Sn6合金耐酸、碱、盐的腐蚀能力,尤其增强了抗碱腐蚀性能。VSM磁测试结果表明,Er的添加改变了合金的磁性能,使Ni58Ta36Sn6由铁磁性变为超顺磁性的(Ni58Ta36Sn6)99Er1和(Ni58Ta36Sn6)98Er2。成功发现了一种新型三元Ni-Zr-Sn非晶形成体系,其具有较窄的非晶形成成分范围为:Ni62-xZr33Sn5+x(0<x<4 at.),Ni62Zr33Sn5合金具有最大的Tg(=816.57K)、Tx(=863.09K)和最大的晶化放热峰面积;Ni59Zr33Sn8合金的液相线温度最低,Tl(=1417.56K),且熔化吸热峰个数明显减少,说明Ni59Zr33Sn8更接近于共晶成分点。Ni59Zr33Sn8的Trg、γ和β三个参数值都要高于Ni62Zr33Sn5,即,Ni59Zr33Sn8合金具有最大的GFA,SEM结果也验证了这一结果。电化学测试结果表明,Ni59Zr33Sn8和Ni62Zr33Sn5非晶合金在酸碱盐中具有相似的腐蚀行为,Ni59Zr33Sn8耐酸和盐的能力优于Ni62Zr33Sn5,但耐碱能力则相反。VSM测试结果表明,Ni59Zr33Sn8非晶合金具有微弱的铁磁性。
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