热喷涂制备铁基非晶涂层耐腐蚀性能的研究进展

非晶合金微观结构长程无序、短程有序,使之具有高强度、高硬度以及优异的耐腐蚀性能,展示出非晶合金在腐蚀领域中广阔的应用前景。由于非晶合金的形成需要极大的冷却速率且受到制备技术的约束,因而难以加工出形状尺寸较大的非晶合金。为了克服这一难题和扩大其应用领域,利用热喷涂技术具备效率高、喷涂材料范围广、涂层耐腐蚀性能好等优点将非晶合金制备成非晶涂层。非晶涂层是一种既高效又经济的防腐措施,其中铁基非晶涂层因其价格低廉和优异的耐腐蚀性能而受到学者们的广泛关注。制备铁基非晶涂层的热喷涂方法颇多,本文着重介绍等离子喷涂、超声速火焰喷涂和电弧喷涂3种喷涂技术。阐述铁基非晶涂层的制备原理、工艺和涂层结构特点,并综述了这3种技术制备的铁基非晶涂层电化学腐蚀及高温腐蚀性能的研究进展,提出提高热喷涂铁基非晶涂层耐腐蚀性能的方法,并展望铁基非晶涂层的耐腐蚀性能研究前景。     

铁基非晶合金耐腐蚀性能研究进展

铁基非晶合金的耐腐蚀性能对其在功能及结构材料领域的应用具有重要的工程意义。本文总结了微合金化元素添加、结构弛豫、纳米晶化、自由体积等对铁基非晶耐腐蚀性能的影响,对近年来铁基非晶耐腐蚀性能及其机理的研究进展进行了简要的介绍。     

FeNiPB (Cu,Nb)合金的非晶及晶化的微观组织结构

用X射线精细结构分析、示差扫描热分析和扫描电子显微分析仪分析研究了FeN iPB(Cu,Nb)合金的非晶及晶化的微观组织结构,探索了这类合金的非晶加纳米晶组织结构的形成和控制,结果表明:Fe,N i,P,B,Cu和Nb元素混合粉末机械合金化后可形成非晶态的FeN iPB(Cu,Nb)合金,再经过晶化处理可得到具有非晶基体上弥散分布着α-Fe基纳米晶组织的合金.在晶化过程中,合金中Cu的作用使α-Fe晶核弥散形成,而合金中Nb的存在阻止了α-Fe基的晶粒的长大.因此,在FeN iPB(Cu,Nb)合金中,可通过调整合金中Cu,Nb的含量及相对量来控制非晶基体上的纳米晶形成的量及晶粒尺寸.     

Co基非晶合金薄带的非等温晶化动力学效应

采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了Co基非晶合金的晶化动力学.结果显示：随着升温速率的增加,特征温度Tg,Tx,Tp向高温区移动,且玻璃转变逐渐明显,过冷液相区逐渐加宽,表明该系列合金的玻璃化转变和晶化均具有动力学效应.用Kissinger方程计算了合金系的玻璃转变和晶化的表观激活能,发现与常规Co基非晶合金相比,具有强玻璃形成能力的Co基非晶合金的晶化激活能明显增大,由此说明该类非晶合金具有更高的非晶稳定性.     

结构弛豫对铁基非晶合金退火脆化的影响

本文研究了铁基非晶合金 Fe_(78)B_(13)Si_9在退火过程中的延—脆转变行为,用等温加热的方法测定了 Fe_(78)B_(13)Si_9非晶合金的脆化时间、脆化温度和脆化激活能。用内耗法测定了 Fe_(78)B_(13)Si_9非晶合金结构弛豫温度范围及结构弛豫激活能。据脆化过程、晶化过程和结构弛豫过程温度范围和激活能的对比,认为 Fe_(78)B_(13)Si_9非晶合金的退火脆化与晶化无关。而与退火过程中的结构弛豫过程有关。     

淬态非晶带晶化的观察

通常为改进非晶带的磁性,往往对非晶带进行热处理,并研究其晶化及磁性。这方面的研究工作比较多。但也有人在淬态Al-Cr非晶合金中发现有晶粒。 我们对七种铁基和钴基淬态非晶薄带样品内可能存在晶化进行了研究。方法是分别采用X射线衍射法和差热分析法确证了这七种样品都是非晶态的。而利用电子显微镜做背射电子     

Cu基大块非晶综述

综述了世界近几年Cu基大块非晶合金的发展。从Cu基大块非晶合金体系、组织结构、性能特点及其影响因素、制备工艺、应用领域、介绍了其最新研究动态等相关内容,基于实验中采用真空熔炼炉铜模吸铸方法制备的一系列Cu基块状非晶合金,提出了Cu基非晶合金的发展方向。     

AC-HVAF喷涂铁基非晶复合涂层结晶度的DSC法测定

利用活性燃烧高速燃气喷涂方法(AC-HVAF)制备出一种高非晶含量的Fe基非晶合金涂层.根据非晶合金相变的热力学原理可知部分晶化的非晶合金的晶化即为残留非晶相的转变,其相变热应正比于残留非晶相的相含量.采用不同的热处理工艺使喷涂的非晶涂层晶化,利用DSC分析法测定了热处理后涂层中的纳米晶体含量和部分晶化非晶合金涂层试样的相变热,计算了该涂层试样的结晶度.实验结果和理论预测基本相符.     

Fe-B-Si非晶合金晶化过程分析

采用DSC法测定了铁基非晶合金Fe_(78)B_(13)Si_9在连续加热条件下的晶化温度。并用透射电镜、X射线衍射仅、俄歇电子谱仪对Fe_(78)B_(13)Si_9非晶合金的淬态组织及晶化过程进行了较深入的研究。在淬态非晶合金中发现了极少量的晶化相FeAl_3。晶化过程中会出现二种形式的亚稳晶化相FeB和Fe_3B。最终得到的稳定晶化相为α-Fe(si)+Fe_2B+FeSi_2。     

高熵非晶合金研究进展

高熵非晶合金是兼具高熵合金多主元的成分特征和非晶合金长程无序的原子结构堆垛特性的一种新型无序合金.由于其独特的成分和结构特征,高熵非晶合金显示出一系列独特的物理、化学和力学性能.本文简要回顾了高熵非晶合金当前的研究进展,提出高熵非晶合金领域目前仍需解决的科学问题.熵对高熵非晶合金形成的影响:高熵非晶合金具有高混合熵的特点,依据"混乱法则",高熵效应有利于非晶结构的形成,但是研究发现高熵非晶合金相对于同体系的传统非晶合金具有较差的玻璃形成能力.高熵非晶合金的热稳定性与纳米晶化行为:高熵非晶合金具有异常缓慢的纳米晶化动力学,有望通过高熵非晶合金部分晶化制备新型高熵块体纳米结构材料.高熵非晶合金高的热稳定性与较低非晶形成能力之间的异常关系.最后对高熵非晶合金未来的重要研究方向提出了展望.     

Ductile Fe-based amorphous alloys with high iron content

Fe-based amorphous alloys with high iron content of 76at%–80at% were synthesized in the Fe-Mo-Si-P-C-B alloy system by the single roller melt-spinning technique. The amorphous ribbons exhibit high Vickers microhardness and good ductility, which can be indented and bent 180° without breaking. A number of shear bands could be observed around the indents and the bending traces. Studies on the magnetic properties of the amorphous alloys show that they possess high saturation magnetizations of 1.34–1.6 T, which increases with the increase of iron content. The core losses of these Fe-based amorphous alloys at various magnetic inductions were tested and found to be significantly dependent on their components. The Fe-Mo-Si-P-C-B amorphous alloys with excellent mechanical properties and soft magnetic properties have promising potential in functional applications.     

Tailoring soft magnetic properties of Fe-based amorphous alloys through C addition

It is known that developing Fe-based amorphous alloys with the saturation flux density(B_s) higher than 1.65 T is a major challenge.In present work,effects of C addition on magnetic properties of Fe-based amorphous alloys were systematically studied.It has been found that the addition of C can significantly increase the saturation flux density(B_s) and the magnetic flux density at 800 A/m(B_(800)) of the Fe-B-C-Si-P amorphous alloys.After the addition of C,the B_s of the amorphous alloys increase from 1.61 T(Fe_(83)B_(13)Si_3 P_1) to 1.65-1.71 T(Fe_(83)B_(13-x)C_xSi_3 P_1,x=1.5,2,3 and 4). The Fe_(83)B_(10)C_3 Si_3 P_1 amorphous alloy possesses excellent soft magnetic properties with high B_s of 1.71 T and low H_c of 1.5 A/m.It shows that density increase of the alloys and weakened metalloid-sp/metal-d bonding caused by C addition contribute to the increment of B_s.It suggests that the newly developed high-performance amorphous alloys possess great potential in application.     

铁基非晶态合金的退火脆性

本文研究Fe_(80)B_(20-x)Si_x(x=6,8,10,12)非晶态合金的退火脆性规律,给出了合金成分原料纯度,薄带厚度以及薄带表面状态对非晶态合金退火脆性的影响。铁基非晶态合金在低温退火过程中已明显变脆。这种退火脆性是由非晶态合金亚稳特性决定的结构弛豫所致。     

Fe系非晶合金的微观结构特征研究

用差示扫描量热法（DSC），研究了Fe基非晶合金在不同的升温速率（5K／min、10K／min、20K／min、40K／min）下的DSC曲线，通过观察其不同的差热曲线，得到晶化放热峰和晶化吸热峰的位置，同时阐述了X射线衍射强度与径向分布函数（RDF）之间的关系、衍射强度的实验测定，并且结合计算非晶态合金径向分布函数的基本原理，计算了Fe基非晶合金的RDF。计算结果表明，在非晶态材料中随着与选作原点的原子间距离的增加，相关性就迅速减弱，在相距几个原子间距的原子之间就显不出相关作用，其相对位置接近完全无序。从而，由实验结果计算获得Fe系非晶合金的微观结构参数：最近邻原子间距R1=2．63712，次近邻原子间距R3=4．94952，配位数CN=12．83063。     

非晶FeSiBCu合金系的磁后效

研究了非晶ＦｅＳｉＢＣｕ合金系的磁后效，结果表明淬态Ｆｅ基非晶合金的磁后效主要来自磁致伸缩相互作用，然而还发现磁后效和感生磁各向异性对Ｃｕ含量有类似的依赖关系，这显示还应考虑感生磁各向异性磁后效的影响。     

非晶中“缺陷”——流变单元研究

晶体物质的很多性能和特性是和其缺陷运动紧密联系在一起的.非晶态物质是复杂的多体相互作用体系,具有复杂的长程无序原子结构和独特的物理和力学性质.最近的研究表明非晶可能存在类似晶体的中的"缺陷"即流变单元.但是非晶固体是否存在类似晶体的缺陷,如何发现、表征以及建立非晶中流变单元与其性能、性质和特征的关系仍然是凝聚态物理和材料科学的难题.本文主要阐述非晶态物理和材料领域关于流变单元研究的最新进展、争议和展望.     

The hidden disintegration of cluster heterogeneity in Fe-based glass-forming alloy melt

The evolution of liquid metal at high temperature is known much less than their solid states. This is partially due to that the message concerning clusters, metastable phase or heterogeneity in liquid is usually too slight to be traced. Here, we shed some light on the nature of structural evolution of Fe-based glass-forming alloy during overheating process by the investigation of high-temperature melt viscometry and first principles simulations. It was found that a structural transition around 1400 ℃ occurred in the melts of initial homogeneous ingot, heterogeneous ingot and amorphous ribbons jointly, and was confirmed by the results from differential scanning calorimeter(DSC), and ab initio molecular dynamics(AIMD). Combining these results with Fe-Si-B ternary phase diagram and the melting characteristics of Fe-B compounds, it is safe to conclude that the disintegration of Fe_2B type clusters to Fe_3B-type clusters leads to the observed transition. These results offer a significant reference for the preparation and property control of Fe-based amorphous alloys.     

Mg-Zn-Ce非晶合金力学与耐蚀性能的研究

镁合金作为生物可降解材料具有很多优势,但传统多晶镁合金腐蚀速率过快的问题限制了其更广泛的应用。与多晶镁合金相比,非晶态镁合金因具有独特的无定形结构,使其耐腐蚀能力比多晶镁合金的要好。采用铜辊甩带法制备得到了新型Mg_70−xZn₃₀Ce_x（x=2, 4, 6和8）非晶镁合金,并对其进行了力学性能和耐腐蚀性能的研究。结果表明：x为4和6时,Mg-Zn-Ce非晶合金的非晶形成能力最好;Ce的添加可以有效改善镁基非晶合金的脆性,使其弹性模量低于60 MPa,与人骨相似,从而能有效避免植入后因弹性模量过大导致的应力遮蔽效应的产生;同时,Ce的添加显著地提高了合金的耐腐蚀性,使其开路电位达到-0.2 V,腐蚀电流密度低至10^-6 A/cm²。