Y元素的添加及冷卻速率對(duì)Zr基非晶合金性能的影響.pdf

1、目前，Zr基非晶合金優(yōu)異的玻璃形成能力和力學(xué)性能使其成為非晶界的研究熱點(diǎn)，但當(dāng)塊體非晶所承受載荷達(dá)到彈性極限后，無(wú)法承受更大的載荷就突然斷裂，宏觀變形表現(xiàn)為災(zāi)難性脆性斷裂。無(wú)論是作為結(jié)構(gòu)材料，還是功能材料（主要指的是生物材料），有限的塑性都極大限制了其廣泛運(yùn)用。同時(shí)，要將非晶材料廣泛運(yùn)用，那么其在應(yīng)用環(huán)境中擁有良好的耐蝕性就顯得尤為重要了，如果材料在應(yīng)用過(guò)程中易發(fā)生腐蝕而被破壞，那么研究材料其他的性能也就顯得有一些徒勞了。
　　微

2、合金化是提高非晶合金玻璃形成能力的有效途徑，同時(shí)也是改善力學(xué)性能以及耐腐蝕性能的有效方法。本文運(yùn)用銅模吸鑄法制備了一系列不含 Ni、Cu有毒元素的Zr56Co28Al16非晶合金為研究對(duì)象，研究了Y元素的添加對(duì)Zr56Co28Al16非晶合金熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，同時(shí)研究了 Y元素的添加對(duì)Zr56Co28Al16非晶合金在模擬體液（Phosphate Buffer Solution）中耐蝕性能的影響，深入研究了其影響機(jī)理。最后

3、，因?yàn)槔鋮s速率直接決定著非晶合金中自由體積的含量（free volume），而自由體積的大小對(duì)非晶合金的性能有重要的影響。因此，本文選擇最佳的 Y元素添加量(Zr56Co28Al16)98Y2非晶合金，研究了冷卻速率對(duì)其熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和耐蝕性能的影響。研究結(jié)果表明：
　?。?）適量Y元素的添加提高了Zr56Co28Al16非晶合金的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能，熱穩(wěn)定性的提高表現(xiàn)為過(guò)冷液相區(qū)寬度（△Tx）和玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）的提

4、高，力學(xué)性能的提高表現(xiàn)為壓縮斷裂強(qiáng)度（σf）和塑性變形量（εp）的顯著提高，這是因?yàn)閅元素和基礎(chǔ)元素Zr間正的混合焓引入了化學(xué)成分不均勻微結(jié)構(gòu)。但過(guò)量Y元素（4％）的添加促使非晶基體上析出脆性的金屬間化合物，反而降低了其力學(xué)性能，同時(shí)熱穩(wěn)定性降低；
　?。?）(Zr56Co28Al16)100-xYx(x=0,1,2,4)非晶合金在PBS溶液中均發(fā)生鈍化，Y元素的添加顯著提高了非晶合金的耐蝕性能，表現(xiàn)為自腐蝕電流密度和鈍電流密度與

5、母合金相比，均降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，鈍化區(qū)間增大近2倍。自腐蝕電位向負(fù)向移動(dòng)。X射線電子能譜（XPS）分析表明，Y元素的添加改變了鈍化膜的成分，使得鈍化膜中Zr4+、Al3+含量增加，而PO43-含量減少，這是耐蝕性得到提高的原因。但過(guò)量 Y元素添加（4%）在非晶合金基體有晶體相的析出，而晶體相的析出易成為腐蝕的敏感部位，降低了耐蝕性能；
　　（3）冷卻速率對(duì)(Zr56Co28Al16)Y2非晶合金的熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能以及耐蝕性