稀土微合金化對(duì)銅基非晶合金形成能力和腐蝕行為的影響.pdf

1、塊體非晶合金由于良好的物理化學(xué)性能受到材料科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。微合金化技術(shù)作為改善材料性能的重要手段，在非晶合金的研究領(lǐng)域也發(fā)揮了重要作用。本文在Cu-Zr-Al塊體非晶合金的基礎(chǔ)上，通過(guò)稀土微合金化設(shè)計(jì)了合金成分，利用X-射線衍射分析(XRD)、差分掃描量熱分析法(DSC)、差熱分析法(DTA)和電化學(xué)極化曲線法研究了稀土微合金化對(duì)合金的結(jié)構(gòu)、非晶形成能力、熱穩(wěn)定性及腐蝕行的影響。
　　 本文選取具有較大玻璃形成能力的Cu5

2、0Zr45Al5作為基礎(chǔ)合金，稀土Y，Ce，Sm，La作為微合金化添加元素，采用銅模吸鑄法制備出成分為(Cu50Zr45Al5)100-xREx的合金試樣。利用XRD和金相顯微鏡對(duì)合金試樣進(jìn)行了組織結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果表明，微量稀土添加后，合金為完全的非晶態(tài)，隨著稀土元素含量提高，合金不再是完全的非晶態(tài)，有Cu10Zr7，CuZr以及Zr2Cu相的析出。
　　 用差熱分析技術(shù)研究了微量稀土元素對(duì)Cu基非晶合金玻璃形成能力和熱穩(wěn)定性的影

3、響。稀土元素具有相似的原子半徑和物理化學(xué)性能，它們與母相合金各組元具有大的原子尺寸比、負(fù)的混合焓等，稀土元素的添加有利于提高Cu-Zr-Al系非晶合金的玻璃形成能力和熱穩(wěn)定性。分析結(jié)果表明，當(dāng)Y、Sm、La≤2 at.％時(shí)，合金試樣的Trg在0.595到0.615之間、γ在0.402到0.410之間、△Tx在55K到66K之間，具有較大的玻璃形成能力和熱穩(wěn)定性。當(dāng)稀土元素含量超過(guò)2 at.％時(shí)，對(duì)非晶合金的玻璃形成能力和熱穩(wěn)定性不再有積

4、極作用。微量Ce的添加降低了合金的熱穩(wěn)定性，但對(duì)合金的玻璃形成能力影響不大。
　　 非晶合金由于特殊的原子結(jié)構(gòu)，具有良好的耐腐蝕性。本文通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的Cu-Zr-Al-RE系非晶合金試樣在3.5％NaCl溶液中的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，合金自腐蝕電位EC在-480mV到-535mV之間，腐蝕電流密度ic在6μA/cm2到20μA/cm2之間。合金的自腐蝕電位Ec隨Y的添加逐漸降低，當(dāng)Y=3 at.％時(shí)達(dá)到最低的-533mV，Y的添加對(duì)合金

5、的ic影響不明顯。隨著Ce含量的增加，合金的ic逐漸提高，當(dāng)Ce≤3 at％時(shí)，合金的ic低于基礎(chǔ)合金Cu50Zr45Al5(Ec=-487mV，ic=16.8μA/cm2)，Ce的含量超過(guò)3 at％時(shí)合金的耐腐蝕性開(kāi)始降低，微量Ce對(duì)合金自腐蝕電位的影響不大；微量Sm和La都降低了合金的自腐蝕電流密度ic，對(duì)合金的自腐蝕電位Ec影響不大。
　　 通過(guò)與成分為Zr55Cu30Al10Ni5(Ec=-500mV，ic=12.6nA