結構馳豫對Zr基金屬玻璃條帶腐蝕性能的影響.pdf

1、利用高純Zr、Cu、Ni、Al、Ti元素，采用高真空熔煉法和旋淬法制備Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5(at.％)金屬玻璃條帶，將樣品在403、503、553和593K退火15分鐘。通過在NaCl、NaOH、HCl溶液中的靜腐蝕、電化學腐蝕，以及拉應力原位作用下的腐蝕性能測試，獲得了該金屬玻璃條帶腐蝕性能與溶液種類和濃度間關系。結合相應的腐蝕形貌觀察和EDS分析，分析結構弛豫和拉應力水平對Zr52.5Cu17.9Ni1

2、4.6Al10Ti5金屬玻璃條帶腐蝕性能的影響，探索其內(nèi)在機理。
　　 所有Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5金屬玻璃條帶XRD譜存在明顯的非晶彌散峰，無晶化相峰存在，且彌散峰的半高寬隨退火溫度升高逐漸變小，峰位略向高角度方向移動。DSC測試分析表明:玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變前存在一與自由體積釋放有關的放熱焓峰，而且存在兩個晶化放熱峰。隨著退火溫度升高，玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變放熱焓從鑄態(tài)的28.03J/g連續(xù)降低至593K退火后的9.23

3、J/g，而玻璃轉(zhuǎn)變溫度，尤其是晶化峰溫度Tp則先向高溫移動后再向低溫移動。這表明在退火過程中，金屬玻璃條帶發(fā)生了明顯的結構弛豫（自由體積減小和原子重排）。
　　 在4M(mol/L，下同)NaCl、HCl和NaOH溶液中的靜態(tài)腐蝕速率測量結果表明:Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5金屬玻璃條帶在HCl溶液中耐蝕性最差，NaCl次之，NaOH溶液中最好，但均在0.0025mm/y以下，均具有極好的耐蝕性能。隨著退火

4、溫度的升高，該金屬玻璃的耐蝕性能得到進一步提高。0.5、2和4M的NaCl和HCl，以及0.5和2MNaOH溶液中的電化學極化曲線表明:Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5金屬玻璃條帶耐蝕性隨退火溫度升高而增強，但隨溶液濃度增大而變差。此外，在NaOH溶液中金屬玻璃條帶很快發(fā)生了自鈍化行為，沒有觀察到點蝕發(fā)生，耐蝕性最好。在NaCl溶液中樣品則是先鈍化后點蝕。而在0.5MHCl溶液中也發(fā)生了鈍化后點蝕的現(xiàn)象，但是在2和4M

5、HCl溶液中鈍化現(xiàn)象不明顯，耐蝕性最差。
　　 腐蝕形貌微結構觀察表明:樣品表面主要是一些腐蝕坑組成。隨著退火溫度升高，腐蝕坑的尺寸和數(shù)量明顯減小。EDS分析表明:點蝕坑周圍鈍化區(qū)域Zr和Ti等耐蝕性元素富集;點蝕坑內(nèi)Cu和O含量顯著升高，Al，Ti，Zr，Ni含量減小，這可能與元素電負性有關;在腐蝕坑周圍區(qū)域，Zr元素含量隨退火溫度升高有所增加，同時耐蝕性增強。
　　 150-250MPa拉應力原位作用下的腐蝕實驗表明

6、:Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5金屬玻璃條帶腐蝕速率比無應力作用時提高了一個數(shù)量級，表明該金屬玻璃的腐蝕對拉應力敏感。在相同拉應力作用下，Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5金屬玻璃條帶耐蝕性能在NaOH溶液中最好，NaCl次之，而HCl溶液中最差，且隨退火溫度升高而增強，與無應力作用的靜態(tài)腐蝕和電化學腐蝕結果一樣。腐蝕形貌觀察表明:樣品表面存在較大的腐蝕坑和大面積腐蝕痕跡。
　　 總之，Zr5