序参量调控铁基非晶合金耐蚀性能研究

作     者：陈艺月 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：兰颂

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：非晶合金 序参量调控 退火 晶化 耐蚀性能 

摘      要：本文以Fe79-xSi9B12Crx（x=0～15）合金为研究对象,采用电弧熔炼和快速凝固的方法制备非晶合金薄带,通过不同退火工艺控制合金的结构弛豫和晶化程度,借助X射线衍射仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计、电化学工作站等技术表征样品的结构与性能,剖析合金成分中Cr含量与非晶合金耐蚀性的内在联系,探究结构弛豫和晶化程度对合金结构、磁学性能和电化学性能的作用规律,建立序参量调控铁基非晶合金耐蚀性能的机制。研究成果可为成分设计和工艺优化协同提升铁基非晶合金的耐腐蚀性能提供指导。本文的主要研究结论如下: （1）通过单辊甩带法可以制得厚度均匀,连续且表面光滑的非晶合金带材,非晶形成能力随Cr含量变化呈先减后增。通过DSC曲线,观察到两次晶化过程:α-Fe（Si）纳米晶相和Fe-B化合物分别从非晶相中析出。Cr增加和升温速率增加均使晶化温度上升。合金具有优良软磁性能,随Cr含量的增加,饱和磁化强度先增加而减小,腐蚀速率降低。通过腐蚀形貌可知,非晶合金腐蚀主要为点蚀。腐蚀机理为腐蚀坑内各元素在极化作用下发生了原电池反应,导致选择性溶解的产生。 （2）200℃等温退火1h后,定量分析峰位和半高宽表明低温退火会使铁基非晶合金发生结构弛豫。与非晶合金相比,结构弛豫后饱和磁化强度在误差范围内几乎不变,腐蚀速率随Cr含量先增后减,Cr5具有明显点蚀电位,阻抗谱与极化曲线相符。弛豫前后峰位差多在0.2-0.3间,腐蚀速率随峰位差增大而增大。 （3）Tx1,on～Tx2,on温度区间快速退火后,合金仍具有漫散峰,同时出现尖锐的α-Fe（Si）相衍射峰,说明样品发生了部分晶化。拟合非晶峰和晶化峰面积比K值越大,析出的晶相相对越少,Ms得到显著提升,部分晶化后合金腐蚀速率与非晶样品相差不大,Cr元素的加入明显降低的腐蚀速率。除Cr0外,其余合金样品在不同的K值（0.23～0.66）下,腐蚀速率在误差范围内差别不大。 （4）600℃等温退火1h后,XRD图谱除了析出α-Fe相以外,还伴随第二相Fe2B化合物的析出。完全晶化后合金晶粒尺寸先减小后增大,由于α-Fe（Si）晶化相的出现,Ms增加,更高的退火温度增大了α-Fe（Si）相的体积含量,使得磁化强度增大,尤其是Cr含量为13～15 at.%的合金。完全晶化后合金极化曲线有明显的钝化平台和拐点,点蚀现象更加明显,其中高含量Cr合金的极化电位显著增大并且极化电流减小。完全晶化后合金的腐蚀速率随饱和磁化强度增加呈阶梯式增加,说明完全晶化后合金饱和磁化强度越大,腐蚀速率越快,耐蚀性能越差。