Y元素的添加及冷卻速率對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性能使其成為非晶界的研究熱點，但當塊體非晶所承受載荷達到彈性極限后，無法承受更大的載荷就突然斷裂，宏觀變形表現(xiàn)為災難性脆性斷裂。無論是作為結構材料，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用。同時，要將非晶材料廣泛運用，那么其在應用環(huán)境中擁有良好的耐蝕性就顯得尤為重要了，如果材料在應用過程中易發(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。
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2、合金化是提高非晶合金玻璃形成能力的有效途徑，同時也是改善力學性能以及耐腐蝕性能的有效方法。本文運用銅模吸鑄法制備了一系列不含 Ni、Cu有毒元素的Zr56Co28Al16非晶合金為研究對象，研究了Y元素的添加對Zr56Co28Al16非晶合金熱穩(wěn)定性、結構和力學性能的影響，同時研究了 Y元素的添加對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理。最后

3、，因為冷卻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，研究了冷卻速率對其熱穩(wěn)定性、結構、力學性能和耐蝕性能的影響。研究結果表明：
　　（1）適量Y元素的添加提高了Zr56Co28Al16非晶合金的熱穩(wěn)定性和力學性能，熱穩(wěn)定性的提高表現(xiàn)為過冷液相區(qū)寬度（△Tx）和玻璃轉變溫度（Tg）的提

4、高，力學性能的提高表現(xiàn)為壓縮斷裂強度（σf）和塑性變形量（εp）的顯著提高，這是因為Y元素和基礎元素Zr間正的混合焓引入了化學成分不均勻微結構。但過量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，反而降低了其力學性能，同時熱穩(wěn)定性降低；
　　（2）(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，均降低了一個數(shù)量級，鈍化區(qū)間增大近2倍。自腐蝕電位向負向移動。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；
　?。?）冷卻速率對(Zr56Co28Al16)Y2非晶合金的熱穩(wěn)定性、結構、力學性能以及耐蝕性