Al-TM-RE基非晶合金的非晶形成能力、晶化及其性能的研究.docx

Al-TM-RE基非晶合金的非晶形成能力、晶化及其性能的研究
摘要：
本文研究了一种新型Al-TM-RE基非晶合金的非晶形成能力、晶化及其性能。采用电弧熔炼法制备了不同成分的非晶合金试样，并通过XRD、DSC等手段研究了其结构和热力学性能。结果表明，Al-TM-RE基非晶合金具有较好的非晶形成能力和热稳定性，且在晶化过程中表现出良好的热稳定和结构均一性能。在此基础上，进一步分析了其机械性能和耐腐蚀性能，并与其他金属材料进行比较，证明了Al-TM-RE基非晶合金在大范围的应用前景。
关键词：Al-TM-RE基非晶合金；非晶形成能力；晶化；机械性能；耐腐蚀性能
Abstract:
Thispaperstudiestheamorphousformationability,crystallizationandpropertiesofanewAl-TM-RE-basedamorphousalloy.Amorphousalloysampleswithdifferentcompositionswerepreparedbyarcmelting,andtheirstructuresandthermodynamicpropertieswerestudiedbyXRD,DSCandothermethods.TheresultsshowthatAl-TM-RE-basedamorphousalloyshavegoodamorphousformingabilityandthermalstability.Theyexhibitgoodthermalstabilityandstructuralhomogeneityduringcrystallization.Onthisbasis,themechanicalandcorrosionresistancepropertieswerefurtheranalyzedandcomparedwithothermetalmaterials.ItwasproventhatAl-TM-RE-basedamorphousalloyshavegreatpotentialforawiderangeofapplications.
Keywords:Al-TM-RE-basedamorphousalloy;amorphousformingability;crystallization;mechanicalproperties;corrosionresistanceproperties
I.概述
晶体材料的塑性、韧性等性能受到晶粒界和晶体缺陷的影响，展现出明显的渐变规律，同时材料含有晶界和缺陷会导致更强的化学活性和更高的腐蚀风险[1]。而非晶态材料由于缺乏长程有序的晶体结构而表现出类似于流体的物理性质，同时具有均匀的原子分布和结构稳定，因而具有优异的力学性能和耐腐蚀性[2-4]。在航空航天、汽车制造、生物医疗等高端制造领域，非晶态材料的应用前景十分广阔。因此，研究非晶合金材料的制备、晶化控制、性能优化等问题成为了当前材料科学领域的重要课题之一。
本文研究了一种新型Al-TM-RE基非晶合金的非晶形成能力、晶化及其性能。通过样品制备和结构分析等手段，探究了其微观结构特点、热稳定性和热力学性质，分析了其力学性能和耐腐蚀性能，并对其应用前景进行了展望。
II.实验部分
1.试样制备
采用电弧熔炼法制备Al-TM-RE基非晶合金，其中Al的状态在样品中被特别关注。具体制备条件如下：
电极：球形石墨电极。
基材：标准化的石墨杆。
氧化物：RAL（氧化锆-(氧化铝+氧化锆)）。
材料：Al、Ti、Zr、Ni、Cu、Nb等元素。
在特制真空室内，首先使用高纯氩气对高温石墨电极进行气体弧熔。加入前述元素原料后，进行制样工作。在加入足够量的RAL、保持压强的前提下，进行氧化还原操作，得到原位获得的混合金属玻璃前体，并直接采用静态压强下热压成形的方法得到金属玻璃多长度材料。
2.试验方法
采用XRD、DSC对样品的晶化及热力学特性进行表征。
XRD：通过X射线衍射技术，测定样品的结构。实验条件：管电压40kV，管流10mA，扫描速度0.5°/min，扫描角度2θ范围在20°-70°之间。
DSC：通过差示扫描量热分析技术，测定样品的热力学特性。实验条件：升温速率为5K/min，测量范围在室温-1200°C之间。
机械性能测试：采用万能材料试验机，测量试样的拉伸强度、屈服强度和延伸率等力学性能参数。
腐蚀性能测试：分别在3.5%NaCl溶液和0.05MH2SO4溶液中进行150h的腐蚀实验，观察样品表面的腐蚀情况。
III.结果与分析
1.样品结构特点
使用XRD测试了Al-TM-RE基非晶合金的结构特点，结果见图1。
图1.Al-TM-RE基非晶合金的XR