[发明专利]一种具有高抗腐蚀性的铁基块体非晶态合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高抗腐蚀性的铁基块体非晶态合金及其制备方法，是通过以下流程实现：将成分为Fe₆₅Cr₁₀Mo₅P₁₃C₇的块体母合金与质量比为1:3的CaO和B₂O₃粉体混合物一起放于石英试管中，然后放入1200ºC的高温炉中进行提纯处理，提纯过程中石英试管内压强保持在50 Pa左右，提纯时间为4小时。将提纯处理后的合金通过J‑quenching技术制成直径为1毫米的棒状Fe₆₅Cr₁₀Mo₅P₁₃C₇块体非晶态合金。本发明的特点是：石英试管作为容器有利于块体非晶态合金的形成，且方法简单易行，成本不高。通过实验发现所得的Fe₆₅Cr₁₀Mo₅P₁₃C₇块体非晶态合金表现出大的抗腐蚀性（样品腐蚀速度0.0425 mm/y）。是一种很有潜力的抗腐蚀候选材料。

技术领域

本发明属于块体非晶态合金及其在高抗腐蚀性能领域应用的技术领域，涉及利用氧化物提纯技术以及石英试管吹铸技术制备铁基块体非晶态合金及其高抗腐蚀性能的研究。

背景技术

自1995年，第一块铁基（Fe-Al-Ga-P-C-B）块体非晶态合金被Inoue小组报道出来后，铁基块体非晶态合金由于成本低廉，从而在科学和工程领域引起了很多的关注，参阅Materials transactions-JIM第36期1427-1433页。由于块体非晶态合金在功能和结构材料方面存在着潜在价值，科学家们不断研究并报道了具有抗腐蚀性能铁基块体非晶态合金。为了扩展铁基块体非晶态合金在实际生活中的应用，尤其是在恶劣的环境下的应用，其耐腐蚀性的研究就尤为重要。因此，关于铁基块体非晶态合金耐腐蚀性的研究吸引了更多的注意。

铁基非晶态合金的耐腐蚀性不仅和合金的结构有关，同时还和合金成分密切相关。众所周知，Cr、Mo是耐腐蚀性元素，且过量Mo对铁基非晶态合金的耐腐蚀性是有害的。并且在早期的工作中发现，Mo添加到包含Cr或不包含Cr的Fe-P-C非晶态合金中，能有效地提高合金的耐腐蚀性，说明Cr、Mo两种元素会表现出协同效应，从而可以进一步提高非晶态合金的耐腐蚀性，参阅Corros. Sci第38期2137-2151页。虽然一些具有高耐腐蚀性的铁基非晶态合金被成功制备，但由于它们具有低的玻璃化形成能力，导致仅限于薄带和薄膜的合成，参阅J. Non-Cryst. Solids第28期403-413页。近年来，一些所谓具有高玻璃形成能力的铁基块体金属玻璃已被陆续研究出来，如Fe–Cr–Mo–C–B–P，参阅J. Electrochem. Soc第179期第366-369页、Fe–Cr–Mo–C–B参阅J. Mater. Res第17期701-704页等，但Cr、Mo对铁基块体非晶态合金耐腐蚀性的机理报道却很少。因此，要使合金作为耐腐蚀的结构材料成为可能，就期望合成一些新的具有高玻璃化形成能力和高耐腐蚀性的铁基块体非晶态合金。

通过Flux和J-quenching技术，我们研究小组已经成功制备了直径达6 mm的Fe-Mo-P-C块体非晶态合金，其具有高的玻璃化形成能力。因此，本部分工作基于这一研究结果，调查了Cr,Mo元素单独添加以及共同作用时，对Fe_{80- x-y}Cr_xMo_yP₁₃C₇块体非晶态合金耐腐蚀性的影响。

此外，近年来对非晶态合金高抗腐蚀性能材料的研究还比较少。而块体非晶态合金有较大的玻璃化形成能力，可以制备成适合形状的材料以满足设计的需要，因而块体非晶高抗腐蚀性能具有优异的研究前景。

发明内容