静水压力对LaAlCuNi非晶合金热力学及其相关性能的影响

论文摘要

非晶合金具有优异的力学性能、独特的物理和化学性能,已成为当今新材料领域的研究热点之一。但非晶合金作为一种非平衡态材料,当外界给予合金一定的热激活能时,非晶合金会向其平衡态-晶态合金转变,形成纳米晶组织。外界压力作为一个重要的热力学参数,对非晶组织的转变起着重要的作用。已有的研究结果表明,在一定温度下,对非晶合金进行高压（GPa量级）处理,可以有效地调整非晶合金的原子间距及原子间作用关系,调节微结构,改变非晶合金的显微组织,从而影响合金的性能。因此,研究高压处理对非晶合金组织和性能的影响,不仅对了解非晶合金的热稳定性和相转变机理具有重要理论意义,而且对控制非晶合金组织改善合金的性能提供了实验依据。本文以La基非晶合金为研究对象,采用铜模吸铸法制备了LaAlCuNi非晶合金,并在室温和3.0-5.0GPa压力的条件下,对非晶合金进行等温高压处理,研究了压力对非晶合金热力学性能的影响,并对高压处理试样在纳米和显微压痕下以及单轴压缩下的力学性能进行了研究,同时研究了压力对非晶合金腐蚀行为的影响。研究结果表明,高压对非晶合金的热力学特性有明显的影响。经过高压处理的非晶合金未发生晶化,但发生了明显的结构弛豫;同时,非晶合金的玻璃转变温度变化较小,但第一晶化温度和激活体积随压力的增加先增加后减小,最大值都出现在4.0GPa下;而且,高压处理也改变了非晶合金的晶化过程。高压处理导致非晶合金的结构驰豫对其力学性能和腐蚀行为产生了重要影响。经过高压处理后,非晶合金的硬度、杨氏模量和屈服强度随压力的变化与激活体积随压力的变化一致;电化学腐蚀的自腐蚀电位增加,自腐蚀电流密度和临界点蚀电位减小;浸泡腐蚀的腐蚀面积减小,表明高压处理增强了非晶合金的抗腐蚀能力,降低了非晶合金的抗点蚀能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 非晶合金的形成和发展
• 1.1.1 非晶合金
• 1.1.2 非晶合金的制备与发展
• 1.1.3 非晶合金成分设计及其机制
• 1.1.4 非晶合金玻璃形成能力判据
• 1.2 非晶合金的转变与相变
• 1.2.1 玻璃转变
• 1.2.2 结构弛豫
• 1.2.3 晶化反应
• 1.3 非晶合金的性能
• 1.3.1 非晶合金的力学性能
• 1.3.2 非晶合金的物理性能
• 1.3.3 非晶合金的化学性能
• 1.3.4 非晶合金的应用研究
• 1.4 压力对非晶合金的影响
• 1.4.1 压力对非晶形成的影响
• 1.4.2 压力对非晶晶化的影响
• 1.4.3 压力对非晶性能的影响
• 1.5 本文的主要工作和意义
• 第2章 静水压力对La 基非晶合金热力学性能的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 样品的制备和结构表征
• 2.2.2 热分析
• 2.2.3 高压处理
• 2.3 实验结果及分析
• 2.3.1 铸态合金的非晶特性
• 2.3.2 压力对非晶合金结构驰豫的影响
• 2.3.3 压力对非晶合金玻璃转变的影响
• 2.3.4 结构驰豫的激活体积
• 2.3.5 压力对非晶合金晶化的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 静水压力对La 基非晶合金力学性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 纳米压痕
• 3.2.2 显微硬度
• 3.2.3 单轴压缩
• 3.3 实验结果及分析
• 3.3.1 纳米压痕与显微硬度
• 3.3.2 单轴压缩力学性能
• 3.3.3 分析讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 静水压力对La 基非晶合金腐蚀行为的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 电化学腐蚀的原理
• 4.2.2 腐蚀电极的制作
• 4.2.3 电化学腐蚀
• 4.2.4 腐蚀液的选择
• 4.2.5 腐蚀表面的形貌观察
• 4.3 实验结果及分析
• 4.3.1 电化学腐蚀
• 4.3.2 浸泡腐蚀
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A：攻读硕士学位期间发表的论文