铁基非晶态合金的晶化机制及耐腐蚀行为研究

本项目以揭示铁基非晶态合金的晶化机制及耐腐蚀行为机理为目标，将利用X射线吸收精细结构谱、软X射线谱显微技术、符合e+湮没多普勒展宽谱、穆斯堡尔谱、高分辨透射电镜及电化学测量等对铁基非晶态合金晶化过程中不同原子的空间分布以及其在晶化过程中的作用机理、合金微观本征结构与力学性能、耐腐蚀性能以及物理性能之间的关系等方面的基本问题进行深入系统的研究，揭示铁基非晶态合金的晶化机制和耐腐蚀行为，阐明微观结构、d-p电子作用以及超精细相互作用对合金的力学性能、耐腐蚀性能以及磁性能的影响，为提高材料的力学性能、耐腐蚀性能、磁性能以及优化合金成分和退火工艺提供理论基础和依据。本研究将有助于深入理解纳米尺度的非晶和纳米晶相及其相互作用的物理化学基础，揭示非晶和纳米晶态合金的物理性能、耐腐蚀性能等与本征结构的依赖关系，为设计开发高性能铁基非晶和纳米晶态合金材料提供科学依据和方法，并为相关产业的发展提供技术支撑。

本项目以揭示铁基非晶态合金的晶化机制及耐腐蚀行为机理为目标，利用EXAFS研究了Finemet合金中Cu原子和Fe原子的局域结构随退火温度的变化；利用热分析技术结合XRD、TEM研究了Nb、Ta、W难溶合金元素对铁基非晶合金形核及长大的影响机制以及V元素对于Fe-Cu-Nb-Si-B(V)合金的晶化动力学的影响；通过正电子湮灭多普勒展宽能谱的测量和分析，结果得出Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金的热处理过程中缺陷随热处理温度的变化与非晶态Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金热处理过程中存在的结构松弛过程、Cu核形核过程以及α-Fe(Si)相的纳米晶化过程密切相关；利用电化学工作站研究了铁基非晶及纳米晶合金的腐蚀性能研究，结果表明在NaCl的碱性环境中，非晶和纳米晶的耐腐蚀性能要强于不锈钢，且纳米晶试样耐蚀性能优于非晶试样；在3.5%NaCl（模拟海水浓度）溶液中Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1合金纳米晶状态时的耐腐蚀性能比非晶状态的更好；在0.1mol/L NaOH溶液中腐蚀性能测试表明，该非晶合金在退火前、550℃和600℃退火后都具有明显的钝化趋势；在0.01M H2SO4溶液中腐蚀性能测试表明，该非晶合金退火前属于活性溶解状态，而当经过550℃和600℃退火后有一点钝化倾向，且随着退火温度的升高，钝化更加明显；在1mol/L HCl溶液中的腐蚀性能分析表明， Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1合金纳米晶状态时的耐腐蚀性能比非晶状态的更好；建立了非晶和纳米晶Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1合金的腐蚀电化学模型，发现非晶和纳米晶的腐蚀速度跟溶液中氧的浓度梯度有着密切的关系。通过上述研究，完成了预期研究计划和研究目标，发表SCI收录论文18篇，申请发明专利4项，培养研究生4名，召开国际会议2次，出国参加国际会议2次（5人次），出国访问交流4次，邀请境外专家来华学术交流4人次。