铈添加锆基非晶合金制备及性能研究

发布时间：2017-03-26 18:11

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【摘要】：锆基非晶合金因其优异的物理、化学特性而具有重大应用前景,进一步改善其综合性能对促进其应用具有重要意义。本文研究了Ce对非晶合金热稳定性、力学性能、耐腐蚀性和耐磨性的影响。采用铜模吸铸法制备了(Zr55Al10Ni5Cu30)100-xCex(x=0~4,at.%)五种合金。利用X射线衍射(XRD)分析了合金的显微组织,结果表明,五种合金均为非晶态结构。利用差示扫描量热仪(DSC)分析了(Zr55Al10Ni5Cu30)100-xCex(x=0~4,at.%)非晶合金的热稳定性。DSC曲线表明,随着Ce的添加量增大,非晶合金的过冷液相区宽度ΔTx减小,即表明Ce的添加降低了非晶合金热稳定性。同时,Ce的添加影响了非晶合金的晶化行为,使之从单步晶化变为多步晶化。采用维氏硬度计测量了(Zr55Al10Ni5Cu30)100-xCex(x=0~4,at.%)非晶合金的显微硬度,发现Ce的添加轻微降低了非晶合金的显微硬度。采用万能材料试验机测试了(Zr55Al10Ni5Cu30)100-xCex(x=0~4,at.%)非晶合金的压缩力学性能,结果表明,Ce的添加降低了非晶合金的抗压强度、最大弹性应变、弹性模量和塑性。通过全浸泡腐蚀和电化学腐蚀实验研究了(Zr55Al10Ni5Cu30)100-x Cex(x=0~4,at.%)非晶合金在3.5wt.%的NaCl、1mol/L的NaOH和1mol/L的HC l溶液中的腐蚀行为,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品浸泡腐蚀及电化学腐蚀后的表面形貌。结果显示,适量添加Ce的非晶合金,腐蚀电位更正,腐蚀速率更小,且腐蚀后表层膜存留更多,表明适量Ce的添加能提高非晶合金耐蚀性。3.5wt.%的NaCl和1mol/L的NaOH溶液中,Ce的最优添加量为1at.%。在3.5wt.%的NaCl和1mol/L的HC l溶液中,添加Ce的非晶合金未表现出更好的钝化现象,且添加量越多,钝化现象越不明显,而在1mol/L的NaOH溶液中,情况相反。采用UMT-3摩擦磨损试验机测试了(Zr55Al10Ni5Cu30)100-x Cex(x=0~4,at.%)非晶合金的摩擦磨损性能,结果表明,添加Ce的非晶合金磨损量比未添加的大,即Ce的添加使非晶合金耐磨性下降。样品摩擦实验后的SEM图显示,(Zr55Al10Ni5Cu30)100-xCex非晶合金的磨损失效形式是裂纹和犁沟。
【关键词】：Zr基非晶合金 Ce添加 热稳定性 力学性能 耐蚀性 耐磨性
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 非晶合金简介及其发展历史9-12
• 1.2 非晶合金的特性及其应用12-14
• 1.3 非晶形成能力判据14-15
• 1.4 非晶合金制备方法15-18
• 1.5 大块非晶合金化研究概况18-19
• 1.6 本课题研究的意义与内容19-21
• 第2章 非晶合金材料的制备及其结构表征21-27
• 2.1 非晶合金成分设计理念21
• 2.2 Zr-Al-Ni-Cu-Ce系合金微合金化成分设计21
• 2.3 (Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30))_(100)-xCex(x=0~4，at.%)大块非晶合金制备21-25
• 2.4 XRD表征25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 铈添加非晶合金热稳定性27-31
• 3.1 DSC表征27-29
• 3.2 Ce对(Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30))_(100)-xCex非晶合金热稳定性影响29-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第4章 铈添加非晶合金力学性能31-39
• 4.1 硬度测试实验31-34
• 4.1.1 引言31
• 4.1.2 硬度测试31-33
• 4.1.3 实验结果与分析33-34
• 4.2 压缩力学性能测试34-38
• 4.2.1 压缩试样制备34-35
• 4.2.2 压缩实验结果35-37
• 4.2.3 实验结果分析37-38
• 4.3 本章小结38-39
• 第5章 铈添加非晶合金耐蚀性39-57
• 5.1 引言39-40
• 5.2 Ce添加非晶合金在3.5wt.% NaCl中的腐蚀行为40-48
• 5.2.1 合金在3.5wt.% NaCl溶液全浸泡腐蚀实验40-43
• 5.2.2 合金在3.5wt.% NaCl溶液电化学腐蚀实验43-48
• 5.3 Ce添加非晶合金在1mol/L HCl溶液中的腐蚀行为48-53
• 5.3.1 合金在1mol/L HCl溶液浸泡腐蚀实验48-51
• 5.3.2 合金在1mol/L HCl溶液电化学腐蚀实验51-53
• 5.4 Ce添加非晶合金在 1mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为53-56
• 5.4.1 合金在 1mol/L NaOH溶液浸泡腐蚀实验53-55
• 5.4.2 合金在 1mol/L NaOH溶液电化学腐蚀实验55-56
• 5.5 本章小结56-57
• 第6章 铈添加非晶合金摩擦磨损性能57-65
• 6.1 引言57-58
• 6.2 摩擦磨损实验58-60
• 6.2.1 实验设备及工作原理58-59
• 6.2.2 实验过程59-60
• 6.3 摩擦实验结果与分析60-64
• 6.3.1 摩擦系数与磨损60-62
• 6.3.2 摩擦表面形貌62-64
• 6.4 本章小结64-65
• 第7章 总结与展望65-67
• 7.1 总结65
• 7.2 展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 附录72

  本文关键词：铈添加锆基非晶合金制备及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：269185