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FeCo基大块非晶合金的晶化及其耐腐蚀性能研究

郭诗波  
【摘要】:本文通过真空非自耗电弧熔炼炉采用水冷铜模吸铸法制备FeCo基大块非晶合金。利用热分析仪、X-射线衍射仪、高温金相显微镜和高分辨透射电子显微镜对Fe28Co20Cr15Mo14C15B6Y2大块非晶合金在不同退火温度下的晶化行为进行了深入研究。借助电化学工作站采用电化学极化曲线和交流阻抗测试对Fe24Co24Cr15Mo14C15B6Y2大块非晶合金及其晶化后的合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能进行分析,并采用开尔文扫描探针测试了合金相对表面电子功函数。 研究结果表明:非晶合金在连续加热DSC曲线上有两个晶化峰,说明晶化过程是分两步进行,分别利用Kissinger法和Ozawa法计算其晶化激活能,结果变化趋势相同,且退火温度越高,晶化激活能越小,合金晶化程度越大。对Fe28Co20Cr15Mo14C15B6Y2大块非晶合金进行退火处理,随着退火温度的升高,析出相种类增多。由于非晶合金在低温状态下结构弛豫过程中发生了原子的重排,晶粒尺寸变大,继续升高温度到合金完全晶化,晶粒生长过程中遇到其他晶粒,相互制约各自的生长,晶粒尺寸又开始变小。经570℃保温一小时后发生了晶化,析出少量Cr23C6相。620℃时生成的Cr23C6相明显增多,并伴有新相Fe3B的析出。720℃退火处理时,不仅有Cr23C6和Fe3B相,而且还伴随有新的晶化相-Fe析出。920°保温一小时后发现析出相中包含的主要为-Fe、Cr23C6、Fe3B以及新产生的Fe23B6相。 通过电化学工作站对Fe24Co24Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金及其晶化合金在3.5%NaCl溶液中极化曲线和交流阻抗的测试,发现铸态下非晶合金比晶化后的合金自腐蚀电位更低,电荷转移电阻更大,说明耐腐蚀性能更好,其自腐蚀电位为-0.5153V,电荷转移电阻为9.459×104Ω·cm2。随着退火温度的升高,自腐蚀电位逐渐降低,电荷转移电阻依次降低,表明退火温度越高,相应的耐腐蚀性越差。通过开尔文扫描探针的测试,发现退火温度越高,相对表面电子功函数逐渐下降,表明合金耐腐蚀性能的强弱与相对表面电子功函数存在一定的关系,非晶态时其相对表面电子功函数达到-98meV,完全晶化后降为-180meV,表明合金相对表面电子功函数越高,电化学耐腐蚀性能越好。


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