鐵基非晶合金低溫?zé)崽幚磉^程中的微觀結(jié)構(gòu)演變及耐蝕性變化.pdf

1、鐵基非晶合金由于具有優(yōu)異的磁性能而廣泛應(yīng)用于電力電子、機(jī)械、化工等各個(gè)領(lǐng)域，但是在其服役環(huán)境中不可避免的會(huì)發(fā)生腐蝕，因此，還需要具備良好的抗腐蝕能力。本文以Fe78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3(at.％)非晶合金為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行不同溫度及時(shí)間的低溫?zé)崽幚?，研究了鐵基非晶合金的物相結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、腐蝕行為及腐蝕形貌，重點(diǎn)分析了其在熱處理過程中微觀有序結(jié)構(gòu)的演變及腐蝕行為，從微觀結(jié)構(gòu)的角度解釋其耐蝕性變化的機(jī)理

2、。
　　首先研究了未熱處理的Fe78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶合金的物相結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性以及在3.5％ NaCl溶液、5％H2SO4溶液以及10％NaOH溶液中的腐蝕行為，結(jié)果表明:Fe78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶合金均為非晶結(jié)構(gòu);相對(duì)于Fe78Si9B13非晶合金而言，F(xiàn)e73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶合金的熱穩(wěn)定性更優(yōu);在三種腐蝕性介質(zhì)中，F(xiàn)e73.5S

3、i13.5B9Cu1Nb3非晶合金均表現(xiàn)出更好的耐腐蝕性能。
　　低溫?zé)崽幚淼倪^程中的結(jié)構(gòu)解析表明，F(xiàn)e78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1非晶合金中原子團(tuán)簇的尺寸總體上均呈現(xiàn)先減小后增大的演變趨勢(shì)。在熱處理過程中會(huì)發(fā)生原子的擴(kuò)散，較低溫度的熱處理會(huì)促使非晶合金結(jié)構(gòu)和成分的均勻化程度提高，而當(dāng)熱處理的溫度進(jìn)一步升高時(shí)則會(huì)促進(jìn)原子團(tuán)簇的進(jìn)一步長大。
　　在3.5％NaCl溶液中兩種非晶低溫?zé)崽幚砗蟮哪臀g性

4、與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，腐蝕速率與原子團(tuán)簇尺寸總體上呈正相關(guān)，即原子團(tuán)簇尺寸越小，腐蝕速率越小，耐蝕性越好。這可歸因于微觀結(jié)構(gòu)的變化所引起的腐蝕微電池?cái)?shù)目的改變，非晶合金的原子團(tuán)簇尺寸越小，成分和結(jié)構(gòu)就越均勻，所構(gòu)成的腐蝕微電池?cái)?shù)目越少，耐蝕性越好。
　　兩種非晶合金熱處理后在5％H2SO4溶液中的腐蝕行為的變化，原子團(tuán)簇的尺寸不是影響耐蝕性的唯一因素，還可能與酸性環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕有關(guān)。較低溫度的熱處理使非晶合金加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)

5、力得以釋放，非晶體系自由能降低，因此腐蝕速率降低，耐蝕性增強(qiáng)。當(dāng)熱處理溫度較高時(shí)，一方面，原子團(tuán)簇尺寸進(jìn)一步增大導(dǎo)致非晶合金結(jié)構(gòu)和成分的均勻性降低。另一方面，熱處理溫度升高使Si的擴(kuò)散系數(shù)增大，大量的Si會(huì)擴(kuò)散至表面，導(dǎo)致非晶合金表面成分均勻性下降，造成某些區(qū)域的優(yōu)先腐蝕，導(dǎo)致腐蝕速率增加。因此，既要通過熱處理使加工過程中的內(nèi)應(yīng)力得以釋放，又要防止原子團(tuán)簇的過快長大。
　　兩種非晶合金經(jīng)過不同溫度及時(shí)間的熱處理后在10％NaOH溶

6、液中的耐蝕性與鈍化膜的形成有關(guān)。較低溫度(200℃、250℃)熱處理使非晶合金的成分和結(jié)構(gòu)變得更加均勻，這有利于形成更為連續(xù)、致密的鈍化膜，從而對(duì)金屬基體形成更好的保護(hù)。因此，腐蝕速度減緩，耐腐蝕性能增強(qiáng)。兩種非晶合金400℃熱處理后，一方面較高的溫度可促進(jìn)Si向表面遷移促進(jìn)鈍化膜的形成，另一方面原有的完全非晶態(tài)有所改變，雖然在非晶基體上可能會(huì)彌散分布著一些納米尺度的晶化相，但是在堿液中的腐蝕不是以形成微電池的電偶腐蝕，這些納米相的析出