非晶態合金的自修復行為研究

《非晶態合金的自修復行為研究》是依託煙臺大學，由趙相金擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非晶態合金的自修復行為研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙相金
• 依託單位：煙臺大學

項目摘要

非晶合金剪下帶的自修復可以有效抑制剪下帶的擴展，進而改善非晶合金的服役性能。研究非晶合金的自修復行為不但具有重要的科學意義，而且可以有力促進非晶合金的實際套用。本研究首先以塊體非晶合金表面剪下帶為研究對象，通過研究非晶合金表面剪下台階高度的變化，明確修復條件對修復程度的影響；研究非晶合金自修復對其相關力學性能和物理化學性能的影響；採用納米壓痕等技術研究非晶合金修復前後擴展型剪下帶的微觀性能；研究修復過程中擴展型剪下帶的成分變化，明確成分分布與修復條件間的相關性，並結合過冷液體牛頓流變理論和原子擴散理論解明塊體非晶合金擴展型剪下帶的修復過程，揭示其物理機制，為探索具有高修復能力的新型非晶合金提供理論與試驗依據。

結題摘要

本課題按照項目計畫書的研究內容和研究目標，開展了大量的研究工作，基本完成了計畫書的研究目標。我們以Pd79Cu4Au2Si10P5塊體非晶合金為研究對象，研究了試樣剪下帶修復程度與修復條件的關係，修復前後試樣的巨觀和微觀性能變化，並對修復機理進行了探討。研究表明，經過623K修復20min和40min後試樣表面剪下帶修復不明顯；633K修復15min和30min都可使表面剪下帶得到一定程度的修復。但是，上述修復條件都能使內部“擴展型”剪下帶得到較好的修復。經過上述修復條件修復後，材料的彈性模量E、剪下模量G和體積模量K值都有所提高，泊松比ν減少；強度都有所增加，其中633 K修復15min的增幅最大，達到110MPa；塑性有所降低，但最低仍具有7%塑性變形量，這對於非晶合金的自修復具有重要的實際套用意義。633 K修復15min後，材料的玻璃轉變溫度Tg沒有明顯變化，但是晶化溫度Tx由修復前的679 K減少到673 K。通過研究修復前後的Tafel極化行為和電化學阻抗譜發現，在3wt.% NaCl、1M/L HCl、1M/L H2SO4三種溶液中，經過633K修復15min後試樣的耐腐性能都優於未修復前的，但都未達到原樣的耐蝕性能。修復前主剪下帶區域的維氏硬度和納米硬度比其他區域的都小，修復後這兩個區域的硬度值無明顯差異，但與修復前相比都得到提高，略大於原始試樣的。採用電子探針X射線顯微分析儀研究表明，修復前後“擴展型”剪下帶密集區的成分無明顯差異，與原始試樣的成分相當；並且修復前後非晶合金的組成成分沿剪下帶分布都比較均勻。通過牛頓流體流動理論分析得到，表面剪下帶的修復程度與修復溫度和時間有關：修復溫度越高，修復後剪下台階的高度越小；在一定的修復溫度下，修復時間越長修復後剪下台階的高度越小。試樣內部“擴展型”剪下帶的修復機理主要與原子擴散有關，“擴展型”剪下帶可通過剪下帶內原子的擴散和未變形區原子向剪下帶內的擴散被修復。