铁基非晶合金低温热处理过程中的微观结构演变及耐蚀性变化

发布时间：2018-04-04 05:06

  本文选题：铁基非晶合金　切入点：低温热处理　出处：《山东大学》2017年硕士论文

【摘要】：铁基非晶合金由于具有优异的磁性能而广泛应用于电力电子、机械、化工等各个领域,但是在其服役环境中不可避免的会发生腐蚀,因此,还需要具备良好的抗腐蚀能力。本文以Fe78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3(at.%)非晶合金为研究对象,对其进行不同温度及时间的低温热处理,研究了铁基非晶合金的物相结构、热稳定性、腐蚀行为及腐蚀形貌,重点分析了其在热处理过程中微观有序结构的演变及腐蚀行为,从微观结构的角度解释其耐蚀性变化的机理。首先研究了未热处理的Fe78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶合金的物相结构、热稳定性以及在3.5%NaCl溶液、5%H2SO4溶液以及10%NaOH溶液中的腐蚀行为,结果表明:Fe78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶合金均为非晶结构;相对于Fe78Si9B13非晶合金而言,Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶合金的热稳定性更优;在三种腐蚀性介质中,Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶合金均表现出更好的耐腐蚀性能。低温热处理的过程中的结构解析表明,Fe78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1非晶合金中原子团簇的尺寸总体上均呈现先减小后增大的演变趋势。在热处理过程中会发生原子的扩散,较低温度的热处理会促使非晶合金结构和成分的均匀化程度提高,而当热处理的温度进一步升高时则会促进原子团簇的进一步长大。在3.5%NaCl溶液中两种非晶低温热处理后的耐蚀性与其微观结构密切相关,腐蚀速率与原子团簇尺寸总体上呈正相关,即原子团簇尺寸越小,腐蚀速率越小,耐蚀性越好。这可归因于微观结构的变化所引起的腐蚀微电池数目的改变,非晶合金的原子团簇尺寸越小,成分和结构就越均匀,所构成的腐蚀微电池数目越少,耐蚀性越好。两种非晶合金热处理后在5%H2SO4溶液中的腐蚀行为的变化,原子团簇的尺寸不是影响耐蚀性的唯一因素,还可能与酸性环境下的应力腐蚀有关。较低温度的热处理使非晶合金加工过程中产生的内应力得以释放,非晶体系自由能降低,因此腐蚀速率降低,耐蚀性增强。当热处理温度较高时,一方面,原子团簇尺寸进一步增大导致非晶合金结构和成分的均匀性降低。另一方面,热处理温度升高使Si的扩散系数增大,大量的Si会扩散至表面,导致非晶合金表面成分均匀性下降,造成某些区域的优先腐蚀,导致腐蚀速率增加。因此,既要通过热处理使加工过程中的内应力得以释放,又要防止原子团簇的过快长大。两种非晶合金经过不同温度及时间的热处理后在10%NaOH溶液中的耐蚀性与钝化膜的形成有关。较低温度(200℃、250℃)热处理使非晶合金的成分和结构变得更加均匀,这有利于形成更为连续、致密的钝化膜,从而对金属基体形成更好的保护。因此,腐蚀速度减缓,耐腐蚀性能增强。两种非晶合金400℃热处理后,一方面较高的温度可促进Si向表面迁移促进钝化膜的形成,另一方面原有的完全非晶态有所改变,虽然在非晶基体上可能会弥散分布着一些纳米尺度的晶化相,但是在碱液中的腐蚀不是以形成微电池的电偶腐蚀,这些纳米相的析出不会促进腐蚀的加剧,所以热处理后的试样在碱液中的耐蚀性比未热处理的有提高。
[Abstract]:The microstructure , thermal stability , corrosion behavior and corrosion behavior of Fe _ ( 73.5Si13 . 5B9Cu1Nb3 ) amorphous alloys have been studied . The results show that the microstructure , thermal stability , corrosion behavior and corrosion behavior of Fe _ ( 73.5Si13 . 5B9Cu1Nb3 ) amorphous alloys are better than those of Fe7Si9B13 and Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3 amorphous alloys . The corrosion resistance of two kinds of amorphous alloys is related to the formation of passivation film in 10 % NaOH solution after heat treatment of different temperature and time . The lower temperature ( 200 鈩，

本文编号：1708493