【正文】 化制粉，該過程要在高真空或者在惰性氣體的保護下進行。母合金完全熔化后，從石英管上端導(dǎo)入壓力為 P1 的氬氣，底部形成P。(2)采用高純惰性氣體保護，盡量防止氧化。 大 塊 非 晶 的 制 備Duwez 在 1960 年采用銅輥快淬法制備出 AuSi 系非晶合金條帶，這是第一次用快速冷卻( 冷卻速度達到 106 K/s)的方法制備而成的非晶合金。根據(jù)熱力學(xué)原理，合金系統(tǒng)自液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變時自由能變化可表述為xG=△ H—TAS，合金組元數(shù)的增多無疑使熔化熵 AS 增值，原子稠密無序排列程度增大，有利于△H 值的減小和液固界面能的增大，因而非晶形成能力大的合金都是 3 個以上組元的合金系，同時也降低了結(jié)晶的驅(qū)動力，增加了非晶形成能力。Inoue 還給出了大塊非晶合金形成機理的唯象解釋。kg 1 電阻率/μΩ塊狀非晶合金還具有可焊接性，結(jié)合爆炸法現(xiàn)已被用于制備更大尺寸的非晶合金。目前國外關(guān)于大塊非晶合金的研究主要集中在日本和美國，尤其是日本東北大學(xué)材料研究所的井上明久和美國的 Johnson 研究小組 [6]。所以非晶態(tài)合金材料在電子、航空、航天、機械、微電子等眾多領(lǐng)域中具備了廣闊的應(yīng)用空間 [34]。非晶合金在含Cl 的環(huán)境中耐腐蝕性較差，并且隨著Nb含量的增加耐蝕性逐漸增強，尤其是在鹽酸溶液中其耐蝕性是最差的，通過比較發(fā)現(xiàn)Nb5在含有Cl 溶液中耐蝕性是最好的。非晶合金在化學(xué)結(jié)構(gòu)方面由單一的均勻固體相組成，沒有像晶體那樣的結(jié)構(gòu)缺陷，如位錯、晶格缺陷、晶界、孿晶、層錯等。但如果冷卻過程很快，原子還來不及重新排列就被凝固住了，由此就產(chǎn)生了非晶態(tài)合金。國內(nèi)關(guān)于大塊非晶合金的研究主要集中于中科院物理所、金屬所，現(xiàn)在各大學(xué)也加大了對非晶的研究力度 [28]。 非 晶 合 金 的 性 能大塊非晶合金是通過抑制合金熔體的形核和長大，保持液態(tài)的長程無序結(jié)構(gòu)，從而獲得具有類似玻璃結(jié)構(gòu)的合金材料。大塊非晶合金晶化后獲得的納米晶軟磁材料 Fe—M—B(M＝Zr，Hf，Nb)，具有高的磁感應(yīng)強度 B 和磁導(dǎo)率 μ，這是以往的軟磁材料所難以企及的。cm 2 860 飽和磁致延伸系數(shù)/10 6 30 10最大導(dǎo)磁率 200 10注：鐵損測量是在 50Hz 的工作磁場下測試的 此外非晶合金還具有晶體所不具有的高電阻、小渦流熱等性能。研究合金成分時發(fā)現(xiàn)，形成大塊非晶的合金其對應(yīng)的晶體大多為復(fù)雜的金屬間化合物，結(jié)構(gòu)大多為復(fù)雜的拓?fù)涿芏冉Y(jié)構(gòu)，這種相結(jié)構(gòu)從液態(tài)向固態(tài)的快速冷卻過程中形核與長大都需要原子的長程擴散，而隨機密堆結(jié)構(gòu)和多組元使原子擴散比較困難，形成金屬間化合物的可能性越小，合金的非晶形成能力越大，這即所謂的多組元塊體非晶形成的“混亂原理” [9]。 動力學(xué)條件從液態(tài)到固態(tài)的快速冷卻過程中，如果動力學(xué)條件抑制了結(jié)晶的形核與長大，就容易形成非晶態(tài)。大塊非晶合金具有很強的非晶形成能力，突破了傳統(tǒng)非晶合金的制造上需要高的冷卻速率的工藝限制，在較低的冷卻速率下就可以形成較大體積。這種方法在制備高熔點的非晶合金方面具有其它方法所不能比擬的優(yōu)勢。吸鑄的優(yōu)點是，采用高頻或中頻感應(yīng)加熱，合金熔化速度快，電磁攪拌使合金成分更加均勻，加上熔煉數(shù)次，臨界冷卻速度將明顯下降，這是因為反復(fù)熔煉提高了熔體純度，消除了非均質(zhì)形核點，同時還適合于大尺寸樣品的制備。由于粉末固結(jié)成形法可以制備大尺寸的非晶，還可以進行大量制備，是一種極有前途的制備大塊非晶的方法，原則上講粉末固結(jié)成形法也是有效的，但實際上存在不少問題，比如若過冷溫度區(qū)間較窄，獲得非晶粉末完全彌合而不發(fā)生晶化的玻璃態(tài)是很困難的，所以該工藝的關(guān)鍵還是要尋找具有較大過冷溫度區(qū)間的合金系列，目前主要集中在對 Zr 基和 Al 基合金的研究上。由于爆炸焊接具有結(jié)合力大、熱影響區(qū)域小的優(yōu)點，因此焊合過程中不會發(fā)生晶化轉(zhuǎn)變[21]。目前對鋯基大塊非晶合金的耐腐蝕性研究主要集中在 Zr、Cu、A1 、Ni 合金系，包括適量的添加元素、腐蝕液的性質(zhì)以及鈍化膜的狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和形成機理等因素對非晶合金耐腐蝕性的影響 [36]。圖12 295K時非晶合金Zr60xTMxAl10Ni10Cu20(其中：TM=Ti，Cr，Nb，Ta)在6mol/LHCI溶液中浸泡16小時和64小時的腐蝕速率圖13為 295K時非晶合金Zr60A110Ni10CuZr 、 Zr55Nb5Al10Ni10Cu20和純Zr金屬在3％的NaCl 溶液中電流密度和電位函數(shù)F．X．Qin 等研究大塊非晶合金 Zr55Al10Cu30Ni5xPdx(x=0，1，3，5％)耐腐蝕性時，發(fā)現(xiàn)不含 Pd 和含 1％Pd 的非晶合金在 陽極極化過程發(fā)生活性一鈍性轉(zhuǎn)變，而含 3％和 5％Pd 的非晶合金卻表現(xiàn)出具有偽鈍化的現(xiàn)象的單一活化狀態(tài)；X 射線光電子能譜 (XPS)研究表明表面膜是由 Zr、Al、Cu 的氧化物和少量的 H20 組成，高分辨率透射電鏡(HRTEM)揭示了有細(xì)小的納米晶隨機分布在非晶合金的表面。一般情況下，合金的腐蝕程度隨著鹽溶液濃度的增加而增加。第二章 實驗內(nèi)容和方法 試 樣 的 制 備 及 其 過 程非晶合金的制各要求非常高，必須保證配料為高純度金屬，喊小雜質(zhì)成分，避免合金形成過程中成分偏析或出現(xiàn)異質(zhì)形核質(zhì)點。 母合金的熔煉清洗塊狀純金屬 Zr Cu Al Nb ，按丙酮酒精去離子水酒精的順序。(3)根據(jù)擴散泵的使用規(guī)則，擴散泵使用前必須先預(yù)熱 56 分鐘。 圖 27 單盤金相拋光機照片 Figure 27single plate metallographic polishing machine photograph（4）XRD 分析儀 圖 28 XRD 儀器照片 Figure 28 XRD instrument photos本論文中所使用的 X 射線儀型號為日本理光 D/max2500/PC，采用 Cu 靶Ka 輻射，掃描范圍 20～80176。根據(jù)試樣與溶液的不同相對關(guān)系，可分為全浸、半浸和間浸三種類型的實驗。 實驗方法圖 210 全浸實驗裝置示意圖Fig 210 Sketch map of experiment setting采用自制的簡單全浸實驗裝置(圖 210)將 25 個新打磨好的不同成分配比的ZrCuAlNb 大塊非晶合金試樣同時分別浸泡在新配置好的 3mol/l 的 HCl 、HNO H2SO NaOH 和 NaCl 的溶液中在室溫(大約 22 )浸泡大約 300 個小時左右。（5）用一次蒸餾水與濃硫酸、濃硝酸、濃鹽酸、固體氫氧化鈉以及氯化鈉分別配制濃度為 3mol/L 的 HNO3mol/L 的 H2SO3mol/L 的 HCl 及3mol/L 的 NaOH 和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %的 NaCl，各五份，并分別置于 25 個錐形瓶中，在錐形瓶上貼上各個試樣及溶液標(biāo)簽。這樣，在以后的極化實驗中，保證只有這一面參與反應(yīng)，其示意圖如圖 211 所示：圖 211 電化學(xué)腐蝕試驗自制試樣 The homemade specimens of electrochemical corrosion test電化學(xué)實驗中注意事項：試樣制備中銅導(dǎo)線與非晶試樣粘接要牢固，否則將會形不成電流通路。實際上，參比電極起著既提供熱力學(xué)參比又將研究電極作為研究體系隔離的雙重作用。20406080102???degre?Intesity/ Nb5,2mNb4,2mNb3,2mNb2,mNb1,2m 圖 32 ZrCuAlNb 合金的 XRD 圖譜 Fig. 32 Xray diffraction pattern of ZrCuAlNb alloy 浸 泡 試 驗 現(xiàn) 象 及 結(jié) 果 分 析 實驗現(xiàn)象將 Nb 系列的五種不同含 Nb 量的試樣分別放置在五種溶液中，同等實驗條件下（常溫，常壓）觀察其現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)：除在鹽酸和氯化鈉溶液中有明顯的實驗現(xiàn)象外，試樣在氫氧化鈉、硫酸以及硝酸中浸泡 310 個小時都無明顯變化。初步認(rèn)為非晶ZrCuAlNb 在 3mol/L 的氫氧化鈉溶液中的耐蝕性比 %的氯化鈉溶液中的耐蝕性好。而試樣在氫氧化鈉溶液中的腐蝕速率，跟在硫酸和硝酸溶液中的腐蝕速率相差不大。極化曲線是研究電極過程動力學(xué)最重要最基本的方法，通過測量極化曲線可得出陰極保護電勢、陽極保護的致鈍電勢、致鈍電流、維鈍電流、擊穿電勢和再鈍化電勢等。雖然 Nb1 的自腐蝕電位最低可是在電位為 時，陽極區(qū)產(chǎn)生了鈍化膜，從而提高了它的耐蝕性，所以在氫氧化鈉溶液中 Nb1 和 Nb2 的耐蝕性最好。通過比較五個試樣在不同溶液中的極化曲線可以看出：無論是 Nb 的含量為幾在 HCl 中腐蝕都是比較嚴(yán)重的，腐蝕電流數(shù)量級大于 其他溶液中相比腐蝕電流密度比較大，說明非晶合金在這樣的溶液中耐蝕性不是很好，而在鹽酸中的腐蝕電流密度要比在氯化鈉中的腐蝕電流密度大得多，可見非晶合金在鹽酸溶液中具有較大的腐蝕傾向。 結(jié) 論一：利用銅模吸鑄獲得了直徑為 2mm 的 ZrCuAlNb 非晶合金樣品，經(jīng)XRD 檢測樣品均為非晶態(tài)。參考文獻1 J. 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