非晶合金具有均勻的成分和獨(dú)特的短、中程有序（長(zhǎng)程無(wú)序）結(jié)構(gòu),內(nèi)部沒(méi)有晶界和位錯(cuò)等缺陷,因而其表現(xiàn)出優(yōu)良的機(jī)械、物理和化學(xué)性能,在近幾年來(lái)得到了廣泛的關(guān)注。針對(duì)非晶合金的應(yīng)用和發(fā)展,澄清它們的氧化過(guò)程和機(jī)理是非常重要的,因?yàn)榉蔷Ш辖鸬拇蟛糠中阅芎艽蟪潭热Q于其表面的氧化層。本文的主要目的是通過(guò)對(duì)比研究非晶態(tài)和晶態(tài)Al-Zr合金在純氧中的熱氧化行為,揭示它們氧化的內(nèi)在本質(zhì)區(qū)別。非晶態(tài)Al-Zr合金是由真空磁控共濺射技術(shù)制備的,晶態(tài)Al-Zr合金則是由非晶晶化（非晶合金在高真空下作退火處理）以及高溫熔煉等工藝制備。將制得的非晶態(tài)和晶態(tài)Al-Zr合金在同等條件下進(jìn)行氧化,對(duì)氧化后的試樣作了物相、形貌和成分分析。從氧化速率層面分析,非晶態(tài)Al-Zr合金比晶態(tài)Al-Zr合金抗氧化性高。這是因?yàn)榫B(tài)結(jié)構(gòu)存在晶界和相界等缺陷,其為氧和陽(yáng)離子提供了快速擴(kuò)散的通道,加速了合金的氧化;針對(duì)晶態(tài)Al-Zr合金,其晶粒越細(xì)小,合金抗氧化性越高,且相界對(duì)氧化速率的影響比晶界更為顯著。非晶態(tài)和晶態(tài)Al-Zr合金的氧化速率也受合金成分的控制,隨著合金中Zr含量的增加,氧在合金中溶解度升高,氧化速率也隨之升高。從氧化產(chǎn)... 

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【部分圖文】：

金屬材料氧化過(guò)程示意圖

7圖 1-2 am-Al0.44Zr0.56在純氧環(huán)境（氧分壓為 1bar）中 500℃和 560℃氧化動(dòng)力學(xué)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果由橢偏儀和截面透射測(cè)得[64]Fig. 1-2 Oxidation kinetics of am-Al0.44Zr0.56alloy at 500 °C and 560 °C (the oxygen partialpressure is 1 bar), as measured by Spectroscopic Ellipsometry (SE) and cross-sectionalTransmission Electron Microscopy (TEM)[64].在Al-Zr非晶的氧化過(guò)程中，Zr通常優(yōu)先發(fā)生氧化生成t-ZrO2。有趣的是，am-Al0.51Zr0.49[59]在純氧中400℃氧化10h（氧分壓為1bar），表面形成了一層成分均勻、厚度約40nm的Al-Zr非晶氧化層（如圖1-3所示[59]）。結(jié)合AES深度剖析結(jié)果，分析出該非晶氧化層成分近乎為(AlO1.5)0.33(ZrO2)0.67，這表明在Al-Zr非晶合金氧化過(guò)程中，最早形成的氧化相并非t-ZrO2，在它之前還存在一個(gè)過(guò)渡階段，即氧化初期的極薄非晶氧化層。這種納米級(jí)的非晶氧化層的形成是其較低的表面和界面能導(dǎo)致的，一旦氧化膜的厚度超過(guò)一定臨界尺寸，t-ZrO2開始形核并逐漸長(zhǎng)大。

[59]在純氧中400℃氧化10h（氧分壓為1bar），表面形成了一層成分均勻、厚度約40nm的Al-Zr非晶氧化層（如圖1-3所示[59]）。結(jié)合AES深度剖析結(jié)果，分析出該非晶氧化層成分近乎為(AlO1.5)0.33(ZrO2)0.67，這表明在Al-Zr非晶合金氧化過(guò)程中，最早形成的氧化相并非t-ZrO2，在它之前還存在一個(gè)過(guò)渡階段，即氧化初期的極薄非晶氧化層。這種納米級(jí)的非晶氧化層的形成是其較低的表面和界面能導(dǎo)致的，一旦氧化膜的厚度超過(guò)一定臨界尺寸，t-ZrO2開始形核并逐漸長(zhǎng)大。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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