合金元素Ti對ZrCr系塊體非晶合金的非晶形成能力和合金性能的影響研究.pdf

1、研究塊體非晶合金玻璃形成能力的提高以及各種性能改善，可以促進非晶合金的發(fā)展及應(yīng)用。本文在已有非晶合金Cu46Zr46Al8的基礎(chǔ)上，添加Ti對其進行合金化。制備出新型塊體非晶合金Cu46Zr46Al4Ti4和Cu46Zr45Al8Ti1。利用XRD和DSC對其非晶態(tài)結(jié)構(gòu)進行表征并研究了它們的熱力學(xué)性能；并對其室溫壓縮性能進行了研究；采用電化學(xué)方法研究了非晶合金在質(zhì)量分數(shù)為3.5%的NaCl和1mol/L的NaOH溶液中的電化學(xué)行為。得到

2、以下結(jié)論：
　　(1)制備出了Cu46Zr46Al4Ti4和Cu46Zr45Al8Ti1塊體非晶合金。兩種非晶合金的晶化溫度Tx和過冷液相區(qū)△Tx都減小，表明非晶形成能力降低了。與非晶合金Cu46Zr46Al4Ti4相比，Cu46Zr45Al8Ti1具有較好的熱穩(wěn)定性。
　　(2)兩種非晶合金彈性變形之后，沒有發(fā)生明顯的塑性變形。Cu46Zr46Al4Ti4的斷裂強度為1795MPa，比Cu46Zr46Al8的增加了約12%

3、，微量Ti元素的加入明顯提高了非晶合金的斷裂強度。Cu46Zr45Al8Ti1的斷裂強度為1650MPa，與Cu46Zr46Al8基本相同。對于非晶合金Cu46Zr46Al4Ti4，斷裂時斷面絕熱升溫程度的不同，造成多種不同的斷裂形貌。熔化區(qū)域及脈絡(luò)狀花樣表明，非晶合金在斷裂時釋放了大量的應(yīng)變能，使斷面產(chǎn)生較大的絕熱溫升。形成光滑無特征區(qū)的原因可能是由于此區(qū)域的溫升較小，以至于斷裂面區(qū)域粘度降低不明顯，難以形成脈狀花樣；非晶合金Cu46

4、Zr45Al8Ti1斷面表面不僅有脈絡(luò)狀花樣形貌，還有大量的熔滴及熔融區(qū)域，其中脆斷區(qū)域面積較大。相對數(shù)量較少的脈絡(luò)狀及河流狀花樣表明此非晶合金的塑性較差。
　　(3)含淬態(tài)晶體相的合金Cu46Zr46Al4Ti4在達到應(yīng)力極限后即發(fā)生脆性斷裂。壓縮斷裂強度為1303MPa，比Cu46Zr46Al4Ti4完全非晶合金減少了約25%。表面有多種形貌，主要是脆斷形貌。合金中非晶部分和晶體部分同時影響非晶的斷裂行為，造成了韌性和脆性的混

5、合斷裂方式。晶體相與非晶基體之間的結(jié)合界面是應(yīng)力容易集中的區(qū)域，容易形成裂紋和導(dǎo)致裂紋擴展。含晶體相的合金Cu46Zr45Al8Ti1的斷裂情況與Cu46Zr46Al4Ti4類似。
　　(4)極化曲線測試結(jié)果表明：在3.5%NaCl溶液中，Cu46Zr46Al4Ti4塊體非晶合金的腐蝕電流比相應(yīng)的Cu46Zr46Al8小一個數(shù)量級，而Cu46Zr45Al8Ti1腐蝕電流減小的程度要小。電化學(xué)阻抗譜所得結(jié)果也跟極化曲線一致。該實驗結(jié)

6、果表明，添加Ti微合金化能提高Cu46Zr46Al8非晶合金的耐腐蝕性能，且Cu46Zr46Al4Ti4比Cu46Zr45Al8Ti1的耐腐蝕能力更好。Ti可通過抑制陰極過程使腐蝕電位下降，從而使腐蝕速度降低，其機理可能是Ti的加入降低了活性陰極的面積或增加了氧的離子化過電位；在1mol/L的NaOH溶液中，極化曲線和電化學(xué)阻抗譜所得結(jié)果表明：Ti替換Al并沒有顯著改變非晶合金的耐腐蝕能力。這可能是由于非晶合金本來就具有很高的耐腐蝕能力