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铝基非晶的热力学、晶化过程及腐蚀行为的研究

2020-11-23阅读(337)

铝基非晶的热力学、晶化过程及腐蚀行为的研究

论文摘要

本论文对Al-Ni-La, Al-Ni-La-Cu以及Al-Ni-La-Zr合金系的非晶形成能力进行了评估,采用单辊甩带法制备出了这三种合金体系的非晶薄带。采用示差热分析（DSC和DTA）对所制备的非晶合金的热力学行为进行了系统研究,探讨了添加元素Cu和Zr及其含量对Al-Ni-La基非晶的形成能力和热力学性能的影响,同时对Al88-xNi6La6Cux（X=0,2）非晶的晶化过程进行了研究。在此基础上,采用电化学方法研究了上述三种合金体系的腐蚀性能,分析了晶化过程对Al88-xNi6La6Cux（X=0,2）非晶腐蚀行为的影响,探讨了Cu和Zr元素及其含量对Al-Ni-La基非晶的腐蚀性能的影响及其机理。研究结果表明,使用MS法制备的Al88Ni6La6非晶薄带,其玻璃转变温度（Tg）为224°C,该非晶的晶化过程为两步晶化,第一步晶化发生在233°C,其晶化相主要为面心立方的Al,第二步晶化发生在333°C,除面心立方的Al外,还有Al3Ni、Al11La3相析出。合金元素Cu和Zr的非晶形成能力和热力学性能会产生重要影响,在Al88Ni6La6合金加入2 at.%Cu替代Al,使该非晶的玻璃转变不明显,晶化温度有所提高,晶化过程更加复杂,晶化产物增多。Zr的加入能提高Al86Ni9La5非晶的热稳定性和非晶形成能力,但Zr含量过高（如超过5at.%）,又会使该合金的非晶形成能力下降。晶化过程对非晶合金的腐蚀性能有重要影响,在0.01mol·L-1碱性NaCl溶液中,部分晶化的Al88Ni6La6合金表现出更好的抗腐蚀性能,完全晶化的Al88Ni6La6合金的抗腐蚀能力最差。而对于Al86Ni6La6Cu2非晶,部分晶化和完全晶化后,合金抗腐蚀性能均有所降低。合金化学成分对非晶的腐蚀性能有重要影响,在Al88Ni6La6加入2at.%Cu,能促进钝化膜的形成,从而提高了Al88Ni6La6非晶合金在0.01mol·L-1碱性NaCl溶液中的抗腐蚀能力。同时,晶化后,在Al88Ni6La6和Al86Ni6La6Cu2晶基底上析出了组成不同的晶化相,这些相的电化学性质不同,从而造成两种合金的部分晶化后的腐蚀行为的差异。在Al-Ni-La体系中加入Zr元素,能改善该非晶合金的耐腐蚀性能,而且,随着Zr的含量的增加,该非晶在0.01mol·L-1碱性NaCl溶液中抗腐蚀性能不断增强。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 非晶态材料
  • 1.2 非晶合金的发展历史
  • 1.3 非晶合金玻璃形成能力及其判据
  • 1.3.1 传统的判断合金非晶形成能力的三个原则
  • 1.3.2 过冷和玻璃转变
  • 1.3.3 衡量非晶形成能力的几个参数
  • x和约化玻璃转变温度Trg'>1.3.3.1 过冷液相区△Tx和约化玻璃转变温度Trg
  • c'>1.3.3.2 临界冷却速度Rc
  • x/Tm，△Tm=Tm-Tg或Tm-Tx，Tx-Tl，Tx/Tl'>1.3.3.3 Tx/Tm，△Tm=Tm-Tg或Tm-Tx，Tx-Tl，Tx/Tl
  • 1.3.3.4 粘度与玻璃形成能力的关系
  • 1/3'>1.3.3.5 αβ1/3
  • 1.4 铝基非晶的研究现状
  • 1.4.1 铝基非晶的发展历史
  • 1.4.2 纳米晶体弥散分布的铝基非晶合金的性能
  • 1.4.3 铝基非晶合金及其晶化材料的腐蚀行为的研究状况
  • 1.5 本课题研究的目的及主要研究内容
  • 第二章 Al基非晶的制备及其非晶特性表征
  • 2.1 引言
  • 2.2 铝基非晶合金的主要制备方法和工艺
  • 2.2.1 激冷法制备铝基非晶态合金
  • 2.2.2 气体雾化法
  • 2.2.3 表面熔化及强化法使铭合金表面非晶化
  • 2.2.4 机械合金化法制备铝基非晶态合金
  • 2.2.5 复合工艺制备铝基非晶态合金
  • 2.3 试验方法
  • 2.3.1 合金体系的选择及成分设计
  • 2.3.2 母合金的熔炼
  • 2.3.3 合金条带的制备
  • 2.3.4 合金条带的非晶特性表征 ——X 射线衍射
  • 2.4 试验结果与分析
  • 2.5 结论
  • 第三章 Al基非晶薄带的热力学性质及晶化过程
  • 3.1 引言
  • 3.2 非晶合金的晶化
  • 3.2.1 晶化途径
  • 3.2.2 晶化热力学
  • 3.2.3 晶化动力学
  • 3.3 实验方法
  • 3.3.1 非晶薄带的热力学分析
  • 3.3.2 非晶薄带的真空热处理
  • 3.3.3 非晶薄带的晶化相分析
  • 3.4 实验结果与分析
  • 3.4.1 非晶薄带的热力学分析结果与讨论
  • 88-xNi6La6Cux（X＝0，2）的热力学行为分析'>3.4.1.1 Al88-xNi6La6Cux（X＝0，2）的热力学行为分析
  • 86Ni9La5)100-xZrx（X＝0，3，5，7，10）非晶薄带的DSC 曲线分析'>3.4.1.2 (Al86Ni9La5)100-xZrx（X＝0，3，5，7，10）非晶薄带的DSC 曲线分析
  • 3.4.2 非晶薄带的晶化相的鉴定
  • 3.5 小结
  • 第四章 Al基非晶的腐蚀性能及其晶化过程的影响
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验方法及步骤
  • 4.2.1 电化学方法测合金的腐蚀性能的原理
  • 4.2.2 腐蚀电极的制作
  • 4.2.3 腐蚀液的选择与配制
  • 4.2.4 电化学腐蚀
  • 4.2.5 腐蚀表面的形貌观察
  • 4.3 实验结果及分析
  • 88-xNi6La6Cux（X=0，2）非晶合金的电化学腐蚀行为分析'>4.3.1 Al88-xNi6La6Cux（X=0，2）非晶合金的电化学腐蚀行为分析
  • 88Ni6La6腐蚀行的影响'>4.3.2 晶化过程对Al88Ni6La6腐蚀行的影响
  • 86Ni6La6Cu2非晶的腐蚀行为影响'>4.3.3 晶化过程对Al86Ni6La6Cu2非晶的腐蚀行为影响
  • 86Ni9La5)100-xZrx（X＝0，3，5，7）非晶合金的电化学腐蚀性能的影响'>4.3.4 Zr 的含量对(Al86Ni9La5)100-xZrx（X＝0，3，5，7）非晶合金的电化学腐蚀性能的影响
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 总结
  • 5.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A（攻读学位期间发表论文目录）

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