晶化行为对FeCoCrMoCBY非晶合金腐蚀性能及导热性能的影响

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本论文采用真空电弧炉铜模铸造法制备出直径为3mm的Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2(at%)非晶合金,并以非晶晶化退火法制备出Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶/纳米晶合金。采用X射线衍射仪(XRD)、热分析仪(DTA)和扫描电子显微镜(SEM)对该非晶合金的非晶特性及其晶化过程进行了研究。并用浸泡法、电化学技术(极化曲线和电化学阻抗测试)研究了非晶及其非晶/纳米晶合金分别在王水和1.5M HCl溶液里的腐蚀行为,用SEM对浸泡后以及极化测试后的试样的腐蚀形貌进行了观察,综合分析了非晶合金分别加热到610℃、630℃、645℃并保温3h(Ar气保护)后,其内部结构及其耐腐蚀性能的变化规律。结果表明,不同组织结构以及不同组成成分的析出相(Fe3B、Cr3C2、Cr23C6),与其试样的耐蚀性能有密切的关系,具有成分和结构均匀性的Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金耐腐蚀性能优于其非晶/纳米晶合金。但值得关注的是,虽然非晶/纳米晶试样的耐蚀性能有所降低,但其自腐蚀电流密度Icorr以及钝化膜电阻R1依然与其非晶试样的数据在同一个数量级,说明其抗腐蚀性能下降并不十分明显;且其试样的耐蚀性能由强到弱依次为:630℃×3h>610℃×3h>645℃×3h。此外,本论文采用了激光闪射热导率测试仪测定了非晶及其非晶/纳米晶合金在300K,375K,425K,495K和525K温度区间的热扩散系数及热导率,研究了热处理温度以及时间对Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金的热导性能的影响,探讨了热物理性能与组织结构、温度之间的关系。结果表明,在流动的Ar气保护下,对非晶合金在700℃保温1h后,其基体上析出了均匀细小的晶粒,其平均晶粒尺寸为48nm,晶化分数为10.5%,在室温下,其热导率为0.803W/mk,相对于非晶合金室温下的热导率值(1.51W/mk)有所降低;但将热处理时间延长到4h后,试样的平均晶粒尺寸增长程度不大(51nm),但其晶化分数却显著增大至62.9%,热导率为0.726W/mk;若将热处理温度提高至900℃,并保温4h,非晶相几乎全被晶化,但其平均晶粒尺寸仅为57nm,热导率继续降低至0.698W/mk;且试样在375K,425K,495K和525K温度下测试,其热导率的大小关系仍为λ(非晶)>λ(700℃×1h)>λ(700℃×4h)>λ(900℃×4h),这说明随着晶化分数的增加,而晶粒尺寸变化微小,非晶/纳米晶合金的导热性能会有所降低,但降低的幅度不是特别明显。此外,非晶及其非晶/纳米晶合金的热扩散值比较小,均在10-7数量级,非晶合金在室温下的热扩散值仅为2.57×10-7m2·s-1
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