[发明专利]一种高耐蚀Al-TM-RE系非晶铝合金

说明书

本发明公开了一种高耐蚀Al‑TM‑RE系非晶铝合金，属于非晶合金材料技术领域。设计Al‑TM‑RE系非晶铝合金的化学成分为(摩尔百分比)：Al 85‑87％，Ni 5.5‑6.5％，Co 1.5‑2.5％，Y 4.0‑5.0％，RE 0.5‑1.5％；RE为Ce元素，或者RE为La与Ce元素的组合。本发明Al‑TM‑RE系非晶铝合金非晶形成能力强，同时具备高耐蚀性能，在3.5wt.％NaCl溶液环境中，相较传统Al‑TM‑RE五元铝基非晶合金体系，点蚀电位提升了60‑140mV_SCE，阳极极化形成的钝化膜更厚，耐蚀性能更佳。

技术领域

本发明涉及非晶合金材料技术领域，具体涉及一种高耐蚀Al-TM-RE系非晶铝合金，该发明也可对其他非晶合金耐蚀性能调控提供科学指导。

背景技术

通常铝合金的耐蚀性能表现在其表面会形成一层的较致密的氧化膜具有较好的耐大气腐蚀能力，但在苛刻环境(如含氯离子)其耐局部腐蚀的能力较差，特别是航空航天用的高强铝合金的局部腐蚀破坏是其主要失效破坏方式之一。传统的铝合金腐蚀防护方法主要有如下三种：机械覆层、涂覆腐蚀缓蚀漆和铬酸盐转化涂层。机械铝覆层方法是一种广泛采用的方法，起到了牺牲阳极的阴极保护作用，也可以有效地抑制局部点蚀、应力腐蚀和剥蚀等。但亦存在诸多不足之处：如缺少活性缓蚀剂而在高pH值环境保护性大大降低；在进行局部表面修复过程失效；不可现场替换。缓蚀漆和铬酸盐转化涂层都含有铬，由于高价铬的毒性、致癌性，在构建环境友好型社会的今天也将逐渐限制并禁止使用。在一些苛刻环境，如两栖飞机所处的海陆交替变化环境，铝合金局部腐蚀防护问题传统腐蚀防护方法难以解决。因此，针对高强铝合金的腐蚀防护问题，急需开发一种有效的腐蚀防护方法。

非晶合金可以固溶大量耐蚀、缓蚀组元等特性使其具有较高的耐局部腐蚀能力。例如Al-TM-RE(TM＝过渡族金属元素，RE＝稀土元素)体系非晶合金的耐点蚀能力远高于传统铝合金。鉴于此，该体系被作为非晶态涂层尝试用于传统2024铝合金的表面腐蚀防护，并呈现出多重防护功能^[73]。对比传统铝合金材料，铝基非晶合金具有远超于传统铝合金的性能，例如低密度、高强度、高韧性以及优异的耐蚀性能，在能源化工及航空航天等领域的表面耐蚀防护方面优势明显。但目前国内外对铝基非晶涂层的研究处于起步阶段，难以满足工程化实际需求。因此，对铝基非晶合金进行成分优化，提升其合金的耐蚀能力，使其满足实际工况使役要求，对促进铝基非晶合金的工程化应用具有重要的指导意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐蚀Al-TM-RE系非晶铝合金，通过成分设计提高五元Al-TM-RE系非晶铝合金的耐蚀能力。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高耐蚀Al-TM-RE系非晶铝合金，所述Al-TM-RE系非晶铝合金按摩尔百分比计的化学成分如下：

Al 85-87％，Ni 5.5-6.5％，Co1.5-2.5％，Y 4.0-5.0％，RE 0.5-1.5％；RE为Ce元素，或者RE为La与Ce元素的组合。

所述Al-TM-RE系非晶铝合金按摩尔百分比计优选的化学成分为：Al 86％，Ni6.0％，Co 2.0％，Y 4.5％，Ce 0.5-1.5％。

所述Al-TM-RE系非晶铝合金按摩尔百分比计优选的化学成分为：Al 86％，Ni6.0％，Co 2.0％，Y 4.5％，0.1％<La<1.5％，0.1％<Ce<1.5％。

所述Al-TM-RE系非晶铝合金制备时，选取原材料Al纯度≥99.99％，其他元素纯度≥99.999％，高纯氩气环境下制备母合金后，采用单辊熔体急冷法制备成条带样品。所制备的条带样品，最终凝固组织为完全非晶态结构，厚度为25～35μm，宽度为2.5～3.5mm。