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摘要为了研究大块锆基非晶合金在不同Cl 离子浓度下的耐腐蚀能力。本文采用铜模铸造法制备了 Zr56Al16Co27Nb1 、Zr56Al16Co25Nb3 和 Zr56Al16Co23Nb5 ，块状非晶合金，利用电化学极化曲线的方法研究 Zr56Al16Co27Nb1 、Zr56Al16Co25Nb3 和 Zr56Al16Co23Nb5三种锆基非晶合金在 0.144MNaCl 溶液中含有不同 Cl 离子浓度 (0.144M、0.5M、1M)的 0.2M 磷酸缓冲溶液中的腐蚀行为。在 0.144MNaCl 溶液中三种非晶合金的钝化区间在 0.75V～0.80V,而在含 0.144MCl 离子的 0.2MPBS 磷酸缓冲溶液中非晶合金的钝化区间增大至0.95V～1.2V即磷酸缓冲溶液中存在抑制 Cl 离子腐蚀。同时磷酸缓冲溶液中，Cl 离子浓度越高，磷酸根离子的腐蚀效果要差，在 0.5MCl 离子的 PBS 缓冲溶液中钝化区间比在0.144MCl 离子的 PBS 缓冲溶液中有所降低为 0.63V～0.78V 。31006
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毕业论文关键词 大块非晶合金 腐蚀 极化曲线 生物材料
Title The electrochemical properties of Zr base glassy alloys
AbstractIn order to study bulk zirconium base amorphous alloy under different Cl ionconcentration of corrosion resistant ability .This paper adopts copper castingprepared Zr56Al16Co27Nb1, Zr56Al16Co25Nb3 and Zr56Al16Co23Nb5, block amorphous alloy ,Zr56Al16Co27Nb1, Zr56Al16Co25Nb3 and Zr56Al16Co23Nb5three kinds of zirconium base amorphousalloy were studied with electrochemical polarization curve method in 0.144 MNaClsolution and containing different Cl ion concentration (0.144 M, 0.5 M, 1 M) of0.2 M the corrosion behavior of phosphate buffer solution.In 0.144 MNaCl solutionof three kinds of amorphous alloy passivation range in 0.75 V ~ 0.80 V, and inthe 0.144 0.2 MPBS MCl ions in phosphate buffer solution of china-africa crystalalloy passivation range increased to 0.95 V ~ 1.2 V is existed in phosphate buffersolution Cl ion corrosion inhibition.In phosphate buffer solution at the same time,Cl ion concentration is higher, the corrosion effect of phosphate ions to poor,in 0.5 MCl ion of PBS buffer solution passivation range than in 0.144 MCl ion ofPBS buffer solution reduced to 0.63 V to 0.78 V。
Keywords Bulk amorphous alloy CorrosionPolarization curve Biologicalmaterials
目次
1引言.1
1.1块体非晶合金的发展历史及形成机理.1
1.1.1块体非晶合金的发展现状.1
1.1.2块体非晶合金的形成机理2
1.2.锆基非晶合金的性能2
1.3锆基非晶合金的形成机制.2
1.3.1热力学与动力学条件.2
1.3.2成分条件3
1.4大块锆基非晶合金的性能.3
1.4.1力学性能3
1.4.2弹性.4
1.4.3塑性和韧性.4
1.4.4耐腐蚀性能.4
1.4.5加工性能5
1.5锆基非晶合金的应用5
1.5.1锆基非晶合金的实际应用.5
1.5.2锆基非晶合金的潜在应用.5
1.6锆基非晶合金作为生物医用材料的应用前景及其研究现状5
2实验.7
2.1实验材料.7
2.2样品制备及实验方法7
2.2.1母合金的制备7
2.2.2非晶合金的制备7
2.2.3微观组织表征及性能测试.8
2.2.4电化学实验.8
2.2.5X射线光电子能谱8
3实验结果讨论与分析.10
3.1XRD的分析10
3.2非晶合金在溶液中的电化学腐蚀结果分析.11
3.2.1非晶合金在NaCl溶液中的电化学腐蚀结果分析.11
3.2.2合金在不同Cl离子的缓冲溶液中的电化学腐蚀结果分析12
3.3合金在溶液中的阻抗图谱分析13
3.4X射线光电子能谱（XPS）分析.15
结论.19
致谢.20
参考文献.21
1 引言1.1 块体非晶合金的发展历史及形成机理非晶合金泛指一种性能稳定的合金种类，它在固态状态下原子在三文空间呈拓扑无序排列，并能在一定温度范围内保持性能的相对稳定。块体非晶合金是种尺寸大于 1mm，内部结构为非晶态的新型金属材料。由于其特殊原子结构，使其具有优于传统金属材料的一些性能，如：高强度、高弹性极限、优异的磁性能和高耐蚀性等。非晶的主要特征有： （1）亚稳态的热力学性质。晶态结构相变在晶化温度以上会发生，而晶化温度以下下则可以长期稳定存在；（2）短程有序、长程无序的结构特点，其衍射图样是弥散的晕环； （3）物理、化学和力学性能的各向同性； （4）玻璃转变温度点 Tg 的存在性。(5)成分均匀无偏析，没有位错、晶界、层错等缺陷，无确切熔点。1.1.1 块体非晶合金的发展现状1934 年，Kramer 首次报道了运用蒸发沉积法制出非晶态薄膜的方法[l，2]，1950 年 Brenner等成功制备出了非晶态的Ni/P 薄膜[3]。1951 年，美国物理学家 Turnbull在水银的过冷试验的基础上，得出了液态金属可以过冷到原理平衡熔点以下，但不产生形核与长大的结论[4]。从上述的理论可以知道，在一定的条件下，液态金属就可以成功转变为非晶态。因而成为了真正意义上的非晶态合金的理论上的奠基人。而在 1960 年，美国加州理工学院有人发明了快速凝固技术。快速冷凝技术的冷却速度可以达到 105.106K／s，在此冷却速度下，Au75Si25金属熔体不通过结晶相的形核和生长就可以形成过冷液体，也就是非晶态合金[5]，这是世界上首次提到了非晶合金。假如将“块体”定义为毫米尺度的话，1974 年贝尔实验室的 Chen 首先提出的就是具有毫米级直径的非晶棒，此非晶棒在约103K／s 冷却速度条件下用 Pd.Cu.Si 的熔体得到的[6,7]。后来，Turnbull 的团队制备出了厘米级的 Pd。Ni.P非晶，基本方法是在 10K／s 的速度下、以 B203溶剂包覆净化样品。20 世纪 80 年代后期，日本的东北大学的 A．Inoue发现，在低冷却速度下，由普通元素组成的新多组元合金系也同样有形成块体非晶合金的条件。Inoue 和 Johnson 利用“混乱原则"[10]，相继发现了一系列多组元、三文尺度可以达到厘米级别的块体金属玻璃[11]，研究表明其临界冷却速率甚至低于 0.067K／st[l2]，利用该方法所制备出的样品的最大直径可以达到 80mm[13]。紧跟非晶的发展结构，国内的有关科学家也在研究非晶合金的进程中也取得了明显的进步。中科院物理研究所的汪卫华研究组制备出的 Ce基金属塑料在开水中可以表现出超塑性[14]；哈尔滨工业大学的沈军课题组、中国科学院金属研究所徐坚课题组、浙江大学蒋建中课题组[15]和北京航空航天大学张涛课题组[I6]先后分别制备出直径16mm 的 Fe 基金属玻璃[l7]、直径 27mm的 Mg 基金属玻璃[l8]和 30mm 的 La 基金属