本文關(guān)鍵詞：摻雜對FeCoCrMoCBY大塊非晶合金耐蝕、耐磨性能和熱導率的影響

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【摘要】：本論文采用非自耗型真空熔煉電弧爐水冷銅模吸鑄法制備了(Fe_(41)Co_7Cr_(15)Mo_(14)C_(15)B_6Y_2)_(100-x)Crx(x=0,4,8,12 at%;BMG1,BMG2,BMG3,BMG4)和(Fe_(41)Co_7Cr_(15)Mo_(14)C_(15)B_6Y_2)_(100-x)(Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10))x(x=5,10,15 at%;BMG5,BMG6,BMG7)大塊非晶合金。分別利用X射線衍射法(XRD)對合金結(jié)構(gòu)進行了表征;利用電化學工作站研究合金的耐蝕性能;利用差熱分析、電阻率和熱導率對合金的熱力學進行分析;利用WTM-2E型摩擦磨損試驗機研究合金的耐磨性能和磨損機制;通過X射線光電子能譜分析(XPS)和掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜(EDS)分析合金腐蝕和摩擦磨損后的表面形貌及鈍化膜的成分和元素的含量。本文重點研究了Cr元素和Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)非晶合金系摻雜對Fe基大塊非晶合金在3%NaCl、1mol/L HCl和1 mol/L NaOH三種溶液中耐蝕性能的影響;探討Fe CoCrMoCBY系非晶合金中最佳的Cr/Mo比范圍和Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)非晶合金系最佳的摻雜含量以及Cr和Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)摻雜對Fe基非晶合金熱導率和耐磨性能的影響;建立硬度、晶化溫度(Tx)和熱導率三者之間的聯(lián)系。通過極化曲線和交流阻抗譜分析發(fā)現(xiàn),Cr元素和Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)非晶合金系摻雜提高了Fe基大塊非晶合金的耐蝕性。在FeCoCrMoCBY非晶合金系中當Cr/Mo比在1.37~1.69范圍內(nèi)時,Fe基大塊非晶合金的耐蝕性最好。Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)的最佳摻雜量為5at%,此時既能提高耐蝕性又能確保經(jīng)濟效益。通過對BMG2、BMG3和BMG4在1 mol/L HCl和BMG5、BMG6和BMG7在3%NaCl中鈍化膜的M-S曲線分析發(fā)現(xiàn),Cr/Mo比為1.37~1.69和Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)的摻雜量為15at%時合金的鈍化膜的穩(wěn)定性以及對基體的保護性要更好。對BMG2、BMG3和BMG4在1 mol/L HCl中的表面鈍化膜的成分分析發(fā)現(xiàn),Cr和Mo元素的協(xié)同作用決定著耐蝕性和鈍化膜的穩(wěn)定性,鈍化膜的主要成分是Cr3+離子的氧化物或者氫氧化物,在0.5VSCE電位以下對耐蝕性起主要作用的是Cr3+離子,當電位高于0.5VSCE后,對耐蝕性起決定性作用的是Mo6+離子。對BMG5、BMG6和BMG7在飽和NaCl溶液中浸泡336h后表面形貌和成分分析發(fā)現(xiàn),摻雜Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)含量越多點蝕坑數(shù)量和直徑越小。導致耐蝕性提高的原因并不是Zr的引入,而是Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)非晶合金的摻雜導致了更多Cr在表面的富集,形成了更加致密的鈍化膜;相比合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變,合金成分對耐蝕性的影響更大。隨著摻雜Cr含量的增加Fe基大塊非晶合金的耐磨性能越來越好,造成Cr摻雜對耐磨性能提高的原因是磨粒磨損的消失和疲勞磨損程度的降低。隨著Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)摻雜含量的增加,磨損系數(shù)先降低后增加的原因是主要磨損機制變?yōu)榱苏持p。硬度與Tx之間存在一個很好的線性關(guān)系:Y=3.28X-790.62。Cr的摻雜導致了Fe基大塊非晶合金的電阻率的增加,而對熱導率的影響不大,Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)的摻雜導致了Fe基大塊非晶合金的電阻率和熱導率下降。在20~150℃范圍內(nèi),Fe基大塊非晶合金的熱導率隨溫度升高而增加。摻雜主要引起室溫下聲子熱導率的變化,對電子熱導率的影響很小;在室溫下,聲子熱導率與Tx之間的關(guān)系符合Y=0.06756X-37.31568;總熱導率與Tx之間的關(guān)系符合Y=0.06013X-29.33226。因此,總熱導率與硬度之間的關(guān)系符合Y=0.01833X-14.83836。
【關(guān)鍵詞】：鐵基大塊非晶合金 摻雜 耐蝕性 耐磨性 熱導率
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG139.8
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 塊體非晶合金的制備技術(shù)10-11
• 1.3 鐵基大塊非晶合金的性能研究概況11-16
• 1.3.1 鐵基大塊非晶合金的耐蝕性能研究11-13
• 1.3.2 鐵基大塊非晶合金的耐磨性能研究13-14
• 1.3.3 鐵基大塊非晶合金的熱導率研究14-15
• 1.3.4 鐵基大塊非晶合金的電阻率研究15-16
• 1.3.5 鐵基大塊非晶合金的磁學性能研究16
• 1.4 鐵基大塊非晶合金的應用16-17
• 1.5 本論文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 實驗材料及實驗方法19-23
• 2.1 實驗材料的制備19
• 2.1.1 鐵基大塊非晶合金的制備19
• 2.2 實驗方案及分析方法19-23
• 2.2.1 合金的結(jié)構(gòu)表征19-20
• 2.2.2 電化學實驗20
• 2.2.3 浸泡實驗20-21
• 2.2.4 鈍化膜分析21
• 2.2.5 摩擦磨損實驗21-22
• 2.2.6 電阻率測試22
• 2.2.7 熱導率測試22-23
• 第3章 Cr元素摻雜對Fe基大塊非晶合金耐蝕、耐磨和熱導率的影響23-45
• 3.1 Cr/Mo比對鐵基大塊非晶合金的耐蝕性能分析24-37
• 3.1.1 鐵基大塊非晶合金的結(jié)構(gòu)表征24-25
• 3.1.2 鐵基大塊非晶合金在酸堿鹽溶液中的電化學行為研究25-31
• 3.1.3 鐵基大塊非晶合金在鹽酸溶液中的腐蝕機制研究31-37
• 3.2 鐵基大塊非晶合金的耐磨性能分析37-41
• 3.2.1 硬度與T_x關(guān)系探討37
• 3.2.2 磨損量與摩擦系數(shù)分析37-38
• 3.2.3 磨損輪廓與磨損形貌分析38-41
• 3.3 鐵基大塊非晶合金的熱導率分析41-44
• 3.3.1 鐵基大塊非晶合金的電阻率分析41-42
• 3.3.2 鐵基大塊非晶合金的熱導率與溫度、T_x關(guān)系的探討42-44
• 本章小結(jié)44-45
• 第4章 Co_(65)Cr_(15)Zr_(10)W_(10)非晶合金系摻雜對Fe基大塊非晶合金耐蝕、耐磨和熱導率的影響45-63
• 4.1 鐵基大塊非晶合金的耐蝕性能分析46-54
• 4.1.1 鐵基大塊非晶合金的結(jié)構(gòu)表征46-47
• 4.1.2 鐵基大塊非晶合金在酸堿鹽溶液中的電化學行為研究47-52
• 4.1.3 浸泡實驗分析52-54
• 4.2 鐵基大塊非晶合金的耐磨性能分析54-58
• 4.2.1 硬度與T_x關(guān)系探討54-55
• 4.2.2 磨損量與摩擦系數(shù)分析55-56
• 4.2.3 磨損輪廓與磨損形貌分析56-58
• 4.3 鐵基大塊非晶合金的熱導率分析58-62
• 4.3.1 鐵基大塊非晶合金的電阻率分析58-59
• 4.3.2 鐵基大塊非晶合金的熱導率與溫度、T_x關(guān)系的探討59-62
• 本章小結(jié)62-63
• 第5章 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文70-71
• 致謝71-72

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