鐵基非晶合金低溫熱處理過程中的微觀結構演變及耐蝕性變化.pdf

1、鐵基非晶合金由于具有優(yōu)異的磁性能而廣泛應用于電力電子、機械、化工等各個領域，但是在其服役環(huán)境中不可避免的會發(fā)生腐蝕，因此，還需要具備良好的抗腐蝕能力。本文以Fe78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3(at.％)非晶合金為研究對象，對其進行不同溫度及時間的低溫熱處理，研究了鐵基非晶合金的物相結構、熱穩(wěn)定性、腐蝕行為及腐蝕形貌，重點分析了其在熱處理過程中微觀有序結構的演變及腐蝕行為，從微觀結構的角度解釋其耐蝕性變化的機理

2、。
　　首先研究了未熱處理的Fe78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶合金的物相結構、熱穩(wěn)定性以及在3.5％ NaCl溶液、5％H2SO4溶液以及10％NaOH溶液中的腐蝕行為，結果表明:Fe78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶合金均為非晶結構;相對于Fe78Si9B13非晶合金而言，F(xiàn)e73.5Si13.5B9Cu1Nb3非晶合金的熱穩(wěn)定性更優(yōu);在三種腐蝕性介質中，F(xiàn)e73.5S

3、i13.5B9Cu1Nb3非晶合金均表現(xiàn)出更好的耐腐蝕性能。
　　低溫熱處理的過程中的結構解析表明，F(xiàn)e78Si9B13和Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1非晶合金中原子團簇的尺寸總體上均呈現(xiàn)先減小后增大的演變趨勢。在熱處理過程中會發(fā)生原子的擴散，較低溫度的熱處理會促使非晶合金結構和成分的均勻化程度提高，而當熱處理的溫度進一步升高時則會促進原子團簇的進一步長大。
　　在3.5％NaCl溶液中兩種非晶低溫熱處理后的耐蝕性

4、與其微觀結構密切相關，腐蝕速率與原子團簇尺寸總體上呈正相關，即原子團簇尺寸越小，腐蝕速率越小，耐蝕性越好。這可歸因于微觀結構的變化所引起的腐蝕微電池數(shù)目的改變，非晶合金的原子團簇尺寸越小，成分和結構就越均勻，所構成的腐蝕微電池數(shù)目越少，耐蝕性越好。
　　兩種非晶合金熱處理后在5％H2SO4溶液中的腐蝕行為的變化，原子團簇的尺寸不是影響耐蝕性的唯一因素，還可能與酸性環(huán)境下的應力腐蝕有關。較低溫度的熱處理使非晶合金加工過程中產生的內應

5、力得以釋放，非晶體系自由能降低，因此腐蝕速率降低，耐蝕性增強。當熱處理溫度較高時，一方面，原子團簇尺寸進一步增大導致非晶合金結構和成分的均勻性降低。另一方面，熱處理溫度升高使Si的擴散系數(shù)增大，大量的Si會擴散至表面，導致非晶合金表面成分均勻性下降，造成某些區(qū)域的優(yōu)先腐蝕，導致腐蝕速率增加。因此，既要通過熱處理使加工過程中的內應力得以釋放，又要防止原子團簇的過快長大。
　　兩種非晶合金經(jīng)過不同溫度及時間的熱處理后在10％NaOH溶

6、液中的耐蝕性與鈍化膜的形成有關。較低溫度(200℃、250℃)熱處理使非晶合金的成分和結構變得更加均勻，這有利于形成更為連續(xù)、致密的鈍化膜，從而對金屬基體形成更好的保護。因此，腐蝕速度減緩，耐腐蝕性能增強。兩種非晶合金400℃熱處理后，一方面較高的溫度可促進Si向表面遷移促進鈍化膜的形成，另一方面原有的完全非晶態(tài)有所改變，雖然在非晶基體上可能會彌散分布著一些納米尺度的晶化相，但是在堿液中的腐蝕不是以形成微電池的電偶腐蝕，這些納米相的析出