本文關鍵詞：新型高耐腐蝕性鐵基塊體非晶合金的制備及其性能的研究

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【摘要】：非晶合金由于其優(yōu)異的物理、化學性能和廣闊的應用前景而備受關注。雖然已有研究表明鎳基非晶合金可用于質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板的表面涂層材料且性能優(yōu)異,但高成本制約了其商業(yè)化應用。鐵基非晶合金具有高強度、高硬度、優(yōu)異的耐磨性能且成本低廉,有望替代鎳基非晶成為一種新型涂層材料。然而目前已開發(fā)的鐵基非晶合金大多玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)較高、過冷液相區(qū)(△Tx)較窄、非晶形成能力較差或耐蝕性不高,不適合用“超音速火焰噴涂”(HVOF)等熱噴涂工藝制備雙極板涂層材料。為開發(fā)出新型的燃料電池雙極板用鐵基非晶涂層材料,本論文以具有低Tg的Fe80P12C484非晶合金為基礎,研究了添力Cr、Mo和Ni等耐蝕性元素對合金熱穩(wěn)定性和非晶形成能力及耐蝕性能的影響。主要研究結(jié)果如下：1.適量Cr、Mo元素的添加顯著提高了Fe-P-C-B系非晶合金過冷液體熱穩(wěn)定性及非晶形成能力。合金的△Tx由29K增大至49 K,臨界直徑dc也提高至1.5 mm。2.適量Ni元素的添加可有效降低Fe-Cr-Mo-P-C-B系非晶合金的Tg,并進一步提高合金過冷液體的熱穩(wěn)定性和非晶形成能力。其中Fe50Ni15Cr7Mo3P12C4B4合金具有最大的非晶形成能力,其dc、Tg和△Tx分別為2.5mm、690 K和60 K。3.Cr、Mo、Ni元素的添加顯著提高了合金的耐蝕性。電化學腐蝕和失重測試結(jié)果均表明：(Fe,Ni)-(Cr,Mo)-P-C-B系非晶合金在1N硫酸及3%氯化鈉溶液中具有良好的耐蝕性；在1N鹽酸中的耐蝕性更是遠遠優(yōu)于SUS316L不銹鋼。4.評價了(Fe,Ni)-(Cr,Mo)-P-C-B非晶合金晶化后的電化學腐蝕行為。結(jié)果表明,盡管輕微晶化的Fe55Ni15Cr7Mo3P12C484非晶合金在1N硫酸溶液中的耐蝕性有所下降,但仍可和SUS316L不銹鋼相媲美。5.(Fe,Ni)-(Cr,Mo)-P-C-B系非晶合金表現(xiàn)出良好的力學性能,壓縮屈服強度在2790～3420 MPa之間,塑性應變最高達1.2%。本文所開發(fā)出的(Fe,Ni)-(Cr,Mo)-P-C-B系非晶合金同時具有低的Tg,大的△Tx,良好的非晶形成能力和優(yōu)異的耐蝕性能及力學性能,有望用作質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板表面涂層材料。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.8

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本文編號：1200605