合金化对FeCoCrMoCBY块体非晶合金耐蚀耐磨性能的影响

发布时间：2017-12-10 18:36

  本文关键词：合金化对FeCoCrMoCBY块体非晶合金耐蚀耐磨性能的影响

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【摘要】：本文使用WK-Ⅱ非自耗真空电弧炉水冷铜模吸铸法制备Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2(BMG1)、Fe41.9Co6.3Cr15.7Mo12.6C13.5B7.7Y1.8Ni0.5(BMG2)、 Fe41.7Co6.3Cr15.7Mo12.6C13.5B7.7Y2Ni0.5 (BMG3)、Fe40.4Co6.3Cr15.7Mo14C13.5B7.7Y2 (BMG4) Fe40.7Co6.3Cr16.7Mo12.6C13.5B7.7Y2Ni0.5 (BMG5) Fe41Co7-xSixCr15Mo14C15B6Y2 (x=1,2,3; BMG6, BMG7, BMG8)块体非晶合金。使用X射线衍射仪(XRD)表征块体非晶合金的结构；采用电化学方法研究了合金耐蚀性能以及钝化膜的致密性；利用WTM-2E磨损试验机研究了铁基块体非晶合金干滑动摩擦磨损行为；采用扫描电子显微镜(SEM)观察了合金腐蚀及磨损形貌；并采用能谱(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)研究了合金钝化膜的组成。本文重点研究了合金系掺杂和Si元素添加后的非晶合金在HCl、NaCl溶液中的腐蚀行为。探讨了YCr/Mo值与钝化电流密度的关系,并研究了掺杂后的合金在NaCl溶液腐蚀过程中钝化膜的组成与耐蚀性能的关系。还研究Si元素添加对非晶合金钝化膜致密性的影响。此外还研究了BMG1、BMG2、BMG3、BMG6、BMG7、BMG8非晶合金的耐磨性能,分析了非晶合金的磨损机制。BMG1-BMG5合金在HC1和NaCl两种溶液中均展示出一致的耐蚀性规律。合金耐蚀性能从强到弱顺序为BMG5≈BMG3BMG4 BMG1BMG2。在3%NaCl溶液中电化学试验表明,随着YCr/Mo值的增大,钝化电流密度降低。通过拟合发现合金在3%NaCl溶液中钝化电流密度的对数值(Ⅰ)与合金的YCr/Mo值(X)符合对数关系,当YCr/Mo值大于2.3时,钝化电流密度趋于稳定。铁基块体合金在3% NaCl溶液中生成的钝化膜成分主要为Cr、Mo的氧化物。较高的YCr/Mo值有利于合金中低价态的Cr3+、Mo4+离子化合物的富集,这些低价态离子化合物的富集使得钝化电流更低,钝化膜更稳定。干滑动摩擦磨损试验结果表明,较低硬度的BMG2合金磨损系数最大,耐磨性能最差,磨粒磨损为其主要的磨损机制；BMG1的磨损系数介于BMG2合金和BMG3合金之间,其磨损机制主要表现为疲劳磨损；BMG3合金的磨损系数最低,耐磨性能最好,磨损机制以疲劳磨损为主。Fe41Co7-xSixCr15Mo14C15B6Y2 (x=0,1,2,3; BMG6, BMG7, BMG8)非晶合金在HC1溶液和NaCl溶液中的耐蚀性强弱是一致的,耐蚀性能由强到弱的顺序为：BMG7BMG8BMG6BMG1。添加Si元素后,合金表面形成含Si元素的钝化膜,显著的降低了合金的钝化电流密度,使得耐腐蚀性能提高。结合M-S试验结果与点缺陷模型(PDM)理论可知,不同Si元素含量的块体非晶合金钝化膜表现为n型半导体性质,添加Si元素后,合金表面钝化膜中点缺陷密度下降,钝化膜更致密。当Si元素含量为2%时,钝化膜最致密性,耐蚀性能最好。Fe41Co7-xSixCr15Mo14C15B6Y2 (x=0,1,2,3)非晶合金干滑动摩擦磨损试验结果表明,随着Si元素含量的增加,合金的磨损系数增大,耐磨性能变差。不含Si元素的BMG1合金磨损机制主要为疲劳磨损,当加入Si元素后合金合金开始出现粘着磨损,且随着Si元素含量的增加,合金的抗粘着磨损能力下降。BMG6合金磨损机制主要为磨粒磨损加少量的粘着磨损；BMG7合金主要有疲劳磨损和粘着磨损；BMG8合金则以粘着磨损为主。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.8

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本文编号：1275507