本文關(guān)鍵詞：鋯基非晶合金耐腐蝕性能的電子理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：非晶合金的原子在三維空間中呈長(zhǎng)程無(wú)序、短程有序的混亂排列,使其具有許多晶態(tài)材料不具備的物理和化學(xué)性質(zhì),如低楊氏模量、良好的抗腐蝕能力,這為其在生物材料中的應(yīng)用提供重要基礎(chǔ)。耐腐蝕性是評(píng)價(jià)生物材料的重要指標(biāo),國(guó)內(nèi)外學(xué)者們對(duì)非晶合金腐蝕行為的關(guān)注也越來(lái)越多。微合金化能夠?qū)Ψ蔷Ш辖鸬慕Y(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生重要影響。因而,本文以Zr56Al16Co28非晶合金為研究對(duì)象,考察了添加合金元素Y、Nb對(duì)母合金在HCl、NaOH、NaCl及Hank’s溶液中耐蝕性能的影響。用X-射線衍射、差示掃描量熱分析(DSC)表征了母合金的結(jié)構(gòu),電化學(xué)方法測(cè)定母合金在各溶液中的塔菲爾曲線(Tafel),發(fā)現(xiàn)適量Y、Nb元素的添加能提高Zr56Al16Co28非晶合金的耐蝕性能,主要表現(xiàn)為自腐蝕電流密度顯著降低。掃描電子顯微鏡(SEM)觀察腐蝕后表面形貌,能譜儀分析腐蝕后的非晶合金表面保護(hù)膜發(fā)現(xiàn)添加合金元素后其成分發(fā)生改變。X-射線光電子能譜分析進(jìn)一步確認(rèn)了腐蝕后合金表面保護(hù)膜中富Zr、富Al氧化物含量的改變。此外,采用非晶合金的準(zhǔn)晶態(tài)團(tuán)簇結(jié)構(gòu)模型理論,通過(guò)對(duì)合金晶化產(chǎn)物分析及參考相關(guān)研究文獻(xiàn)得出Zr56Al16Co28非晶合金由類(lèi)似于ZrCo、Zr6Al2Co、ZrAlCo相的α準(zhǔn)晶態(tài)團(tuán)簇、β準(zhǔn)晶態(tài)團(tuán)簇及γ準(zhǔn)晶態(tài)團(tuán)簇組成的結(jié)構(gòu)模型,在此基礎(chǔ)上,利用Materials Studio軟件中的CASTEP模塊分別計(jì)算了Y、Nb原子雜化準(zhǔn)晶態(tài)團(tuán)簇的局部能態(tài)密度(PDOS)及能帶,并用該計(jì)算結(jié)果從理論上分析了Y、Nb元素的添加對(duì)Zr56Al16Co28非晶合金耐蝕性能影響的機(jī)理。發(fā)現(xiàn)添加Y元素的準(zhǔn)晶態(tài)團(tuán)簇中原子的核外電子分布,特別是Zr 3d、Al 2s和2p軌道的電子分布發(fā)生變化,而添加Nb元素的準(zhǔn)晶態(tài)團(tuán)簇中原子的核外電子分布,特別是Zr 3s、3p軌道的電子分布發(fā)生變化。團(tuán)簇中原子核外電子的運(yùn)動(dòng)方式發(fā)生變化,致使Zr、Al原子活性大大增大,這樣有利于非晶合金表面富Zr、富Al的致密表面保護(hù)膜的快速形成,從而提高了Zr56Al16Co28非晶合金的耐蝕性能。本文的研究結(jié)果對(duì)非晶合金的理論研究的發(fā)展有促進(jìn)作用,為設(shè)計(jì)出耐蝕性能優(yōu)異的非晶合金提供理論指導(dǎo),對(duì)進(jìn)一步挖掘非晶合金在生物材料中應(yīng)用的潛能也具有十分重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：鋯基非晶合金 腐蝕 電子理論 第一性原理
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG139.8
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 非晶合金的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀11-14
• 1.1.1 非晶合金的發(fā)展歷史11-12
• 1.1.2 非晶合金的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2 非晶合金的微合金化14-17
• 1.2.1 微合金化技術(shù)14-15
• 1.2.2 非晶合金化的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 非晶合金的腐蝕性研究17-20
• 1.3.1 金屬腐蝕理論17-18
• 1.3.2 電化學(xué)腐蝕18-19
• 1.3.3 金屬鈍化理論19-20
• 1.4 微合金化對(duì)非晶合金耐蝕性影響的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5 本文的研究目的及內(nèi)容21-23
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法與計(jì)算理論基礎(chǔ)23-35
• 2.1 合金樣品的制備23-25
• 2.1.1 非晶薄帶的表征24
• 2.1.2 X射線衍射分析(XRD)24
• 2.1.3 差示掃描量熱分析(DSC)24-25
• 2.1.4 X射線光電子能譜分析（XPS）25
• 2.2 非晶合金的腐蝕性試驗(yàn)25-27
• 2.2.1 腐蝕溶液的配置25-26
• 2.2.2 電化學(xué)極化曲線測(cè)定26
• 2.2.3 腐蝕后樣品的形貌及成分分析26-27
• 2.3 計(jì)算理論基礎(chǔ)27-34
• 2.3.1 波函數(shù)與薛定諤方程27-28
• 2.3.2 絕熱近似和單電子近似28-29
• 2.3.3 密度泛函理論（DFT）29-31
• 2.3.4 局域密度近似和廣義梯度近似31-32
• 2.3.5 能帶計(jì)算32-34
• 2.4 計(jì)算原理34-35
• 第3章 Y對(duì)Zr-Co-Al非晶合金腐蝕行為的影響35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方案35
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析35-44
• 3.3.1 XRD圖譜分析35-36
• 3.3.2 電化學(xué)分析36-40
• 3.3.3 SEM和EDS分析40-41
• 3.3.4 XPS分析41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 Nb對(duì)Zr-Co-Al非晶合金腐蝕行為的影響45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方案45
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析45-54
• 4.3.1 XRD圖譜分析45-46
• 4.3.2 電化學(xué)、SEM及EDS分析46-52
• 4.3.3 XPS分析52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 Zr基非晶耐腐蝕性能的電子理論研究55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 計(jì)算模型55-58
• 5.3 取代位置58-60
• 5.3.1 Y摻雜Zr_(56)Al_(16)Co_(28)58-59
• 5.3.2 Nb摻雜Zr_(56)Al_(16)Co_(28)59-60
• 5.4 計(jì)算結(jié)果與討論60-66
• 5.4.1 Y摻雜Zr_(56)Al_(16)Co_(28)60-63
• 5.4.2 Nb摻雜Zr_(56)Al_(16)Co_(28)63-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 致謝74-75
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄75

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 曉敏;生產(chǎn)非晶合金絲的新工藝[J];金屬功能材料;2001年03期

2 黃智,白海洋,景秀年,王志新,王萬(wàn)錄;非晶合金中的低溫電阻率極小行為研究[J];物理學(xué)報(bào);2004年10期

3 王曉軍;陳學(xué)定;夏天東;康凱;彭彪林;;非晶合金應(yīng)用現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報(bào);2006年10期

4 汪衛(wèi)華;;非晶合金塑性研究的新進(jìn)展[J];自然雜志;2006年06期

5 李雷鳴;徐錦鋒;;大體積非晶合金的制備技術(shù)[J];鑄造技術(shù);2007年10期

6 ;第4屆全國(guó)非晶合金及其復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議召開(kāi)[J];科學(xué)通報(bào);2007年23期

7 張哲峰;伍復(fù)發(fā);范吉堂;張輝;;非晶合金材料的變形與斷裂[J];中國(guó)科學(xué)(G輯:物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué));2008年04期

8 伍復(fù)發(fā);張哲峰;;非晶合金的變形與斷裂行為[J];中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué);2008年04期

9 侯軼軒;;淺談非晶合金材料的變形與斷裂[J];科協(xié)論壇(下半月);2009年05期

10 姜大偉;牛玉超;賈強(qiáng);趙紅;;非晶合金拉應(yīng)力流變測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置的研制[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;2010年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 孫兵兵;王艷波;文軍;楊海;隋曼齡;;電鏡樣品制備方法對(duì)非晶合金結(jié)構(gòu)的影響[A];2006年全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2006年

2 孫笠;崔振江;宋啟洪;王景唐;;用于多相催化的非晶合金催化劑[A];首屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1992年

3 陳艷;蔣敏強(qiáng);魏宇杰;戴蘭宏;;基于原子結(jié)構(gòu)及相互作用勢(shì)的非晶合金斷裂準(zhǔn)則[A];第十二屆全國(guó)物理力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

4 肖勛;張春華;;硅鋼與非晶合金使用情況的比較以及材料的改善建議[A];2010第11屆中國(guó)電工鋼專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

5 房衛(wèi)萍;楊凱珍;張宇鵬;劉鳳美;劉正林;劉師田;易江龍;許磊;;低碳經(jīng)濟(jì)下的非晶合金發(fā)展與應(yīng)用[A];低碳技術(shù)與材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2010年

6 沈?qū)幐?張國(guó)勝;王西科;楊占勝;;大比表面積非晶合金催化材料的研究[A];2000年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（下）——2000年中國(guó)材料研討會(huì)論文集[C];2000年

7 盧志超;李德仁;周少雄;;非晶合金絲的制備及巨磁阻抗效應(yīng)的應(yīng)用[A];2000年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（下）——2000年中國(guó)材料研討會(huì)論文集[C];2000年

8 邢力謙;;非晶合金的應(yīng)用及進(jìn)一步研究[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

9 郭文全;王景唐;;描述非晶合金粘度與其熔體粘度關(guān)系的公式[A];首屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1992年

10 馮翔;楊玉英;江道祥;;非晶合金材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初探[A];2011年安徽省科協(xié)年會(huì)——機(jī)械工程分年會(huì)論文集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 謝斌　王琳;非晶合金產(chǎn)品前景看好[N];中國(guó)電力報(bào);2007年

2 謝斌　王琳;順特電氣：推廣非晶合金產(chǎn)品[N];中國(guó)電力報(bào);2007年

3 本報(bào)記者 倪e，

本文編號(hào)：315059