結(jié)構(gòu)弛豫和元素?fù)诫s對稀土基金屬玻璃微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響.pdf

1、本課題以RE65Co25Al10(RE=Ce，La，Pr, Sm和Gd)塊體金屬玻璃和Gd57.1-xAl42.9Lax(x=0，4，8和12 at.％)合金薄帶為研究對象，利用XRD、DSC、電化學(xué)工作站、電子萬能試驗(yàn)機(jī)和FESEM等測試分析手段分別研究了退火弛豫和元素?fù)诫s對稀土基金屬玻璃微觀結(jié)構(gòu)與性能的影響，并探討微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能及耐蝕性能的相關(guān)性機(jī)理，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)結(jié)構(gòu)弛豫對RE65Co25Al10塊

2、體金屬玻璃微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能及耐蝕性能的影響:
　　XRD和DSC實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同退火條件處理后RE65Co25Al10金屬玻璃仍保持非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，樣品發(fā)生了結(jié)構(gòu)弛豫。當(dāng)合金在低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)退火處理后，合金原子發(fā)生局域運(yùn)動，合金的熱穩(wěn)定性和晶化行為沒有明顯改變。當(dāng)合金在過冷液相區(qū)溫度范圍內(nèi)退火后，原子發(fā)生長程運(yùn)動使得合金第一晶化峰所對應(yīng)的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，抑制了合金的晶化進(jìn)程，導(dǎo)致合金第一晶化峰向高溫處偏移并隨著退火溫度

3、的升高，晶化峰強(qiáng)度逐漸降低。
　　弛豫過程中RE65Co25Al10塊體金屬玻璃的弛豫焓與合金密度變化成線性關(guān)系，即隨著退火溫度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。表明合金結(jié)構(gòu)在低于Tg退火過程中主要發(fā)生的是自由體積的湮滅導(dǎo)致的合金密排度增加的變化，而在過冷液相區(qū)溫度范圍內(nèi)的退火，原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致基體發(fā)生一個微小的膨脹行為。
　　比熱測試結(jié)果表明，隨著退火溫度的升高，樣品的Cp（等壓熱容）逐漸增大。該結(jié)果進(jìn)一步說明，RE6

4、5Co25Al10塊體金屬玻璃在退火過程中發(fā)生了明顯的結(jié)構(gòu)弛豫。在373 K退火1h后，合金Cp曲線在玻璃轉(zhuǎn)變之前出現(xiàn)一個放熱峰，并隨著退火時間的延長逐漸消失，表明鑄態(tài)合金中存在一些獨(dú)特的異質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)，使得合金表現(xiàn)為一個獨(dú)特的弛豫行為。
　　比較鑄態(tài)及其不同弛豫態(tài)RE65Co25Al10塊體金屬玻璃在3.5 wt.％NaCl溶液中的腐蝕行為發(fā)現(xiàn)，弛豫合金的耐腐蝕性能要優(yōu)于鑄態(tài)合金，這可能是由于原子的擴(kuò)散導(dǎo)致合金自由體積減少從而降低了

5、合金原子的電化學(xué)活性所導(dǎo)致;相對于鑄態(tài)合金來說，弛豫樣品的腐蝕形貌沒有明顯的點(diǎn)蝕出現(xiàn)，但在過冷液相區(qū)溫度范圍內(nèi)退火后，合金腐蝕表層呈現(xiàn)為一種多孔結(jié)構(gòu)，其原因可能是原子富集導(dǎo)致電耦合作用形成。
　　壓縮測試結(jié)果表明弛豫態(tài)RE65Co25Al10塊體金屬玻璃的斷裂強(qiáng)度高于鑄態(tài)合金。由壓縮斷面FESEM形貌觀察可知，鑄態(tài)金屬玻璃在與外加壓力軸呈約38°的斜面上發(fā)生剪切變形，斷口呈現(xiàn)脈絡(luò)狀花樣。弛豫后合金的斷裂形式均為脆性斷裂，沒有明顯的

6、脈絡(luò)狀花樣存在，并隨著退火溫度的提高呈現(xiàn)多樣的形貌。
　　顯微硬度(HV)測試結(jié)果顯示在低于Tg退火后，RE65Co25Al10體金屬玻璃的HV具有隨退火溫度的升高而增加的趨勢，但在過冷液相區(qū)退火后，HV有微小降低，這可能與這個溫度范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)弛豫導(dǎo)致合金內(nèi)應(yīng)力消除有關(guān)。
　　(2) La摻雜對Gd57.1-xAl42.9Lax(x=0，4，8和12 at.％)金屬玻璃微觀結(jié)構(gòu)和耐蝕性能的影響:
　　通過XRD和DSC

7、結(jié)果可知La摻雜能夠顯著的提高Gd-Al基金屬玻璃的玻璃形成能力，并影響其晶化行為。隨著La含量的增加，合金平均最近鄰原子間距逐漸增大，這表明由于大尺寸La原子的摻雜，導(dǎo)致團(tuán)簇結(jié)構(gòu)發(fā)生擴(kuò)張，改變了基體短程序原子結(jié)構(gòu)所造成。另外，La摻雜能夠影響合金的初始晶化行為，誘導(dǎo)Gd2O3相從非晶基體中析出。
　　電化學(xué)結(jié)果表明La摻雜對淬態(tài)Gd-Al基金屬玻璃耐蝕性的改善沒有明顯的提高。退火處理后，其初始晶化合金的耐蝕性優(yōu)于淬態(tài)合金。同時，