● 摘要
非晶合金因其独特的原子排列长程无序、短程有序结构而具有独特的物理和化学性质，因此作为先进工程材料有广泛的应用前景。本论文以形成能力较大的Zr基非晶合金为研究对象，研究了Zr基非晶合金的氧化动力学。在低于或者接近玻璃转变温度Tg，非晶合金氧化动力学服从抛物线规律；在超过Tg以上温度等温氧化时，氧化动力学出现双台阶氧化，前期线性台阶和随后的抛物线台阶。当非晶合金晶化后进行氧化，无论温度高低，氧化动力学均遵循抛物线规律。本论文文还针对Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金及其晶态合金在氧化过程中的扩散和传质行为进行研究。发现该非晶合金在氧化过程中，以金属离子和氧离子的双向扩散为特征，金属离子外扩散明显。而在同成分的晶态合金的氧化传质中，以氧离子的内扩散为明显特征。氧化过程中晶态和非晶合金的扩散系数为同一数量级，并且晶态合金中的氧化扩散系数低于非晶合金中的氧化扩散系数；经过计算，氧在非晶合金形成的氧化常数小于实验得到的氧化常数，而氧在晶态合金形成的氧化常数和实验得到的氧化常数非常接近，这说明晶体合金的氧化过程主要考虑氧的扩散，而非晶合金的氧化需考虑金属的外扩散。基于非晶合金和晶态合金不同的扩散特性，研究了其氧化表面残余应力。Zr55Cu30Al10Ni5块体非晶合金氧化残余压应力随着氧化温度的增加而减小，随着时间的增加而增加。对于其晶态合金来说，氧化残余压应力随着温度的增加，变化不大，但是其绝对值远大于非晶合金氧化表面的压应力值。氧化残余应力随着氧化时间的增加而压应力水平降低。本文还对t-ZrO2稳定性做了研究，实验证明是m-ZrO2由于应力的松弛形成的。本论文还研究了氧化对非晶合金耐腐蚀性能和表面力学性能的影响。发现耐腐蚀性由于氧化而增强。氧化膜和基体有很好的变形一致性，具有很高的强度。综上所述，Zr 基块体非晶合金比其晶态合金易于氧化和非晶合金表面氧化残余应力与晶态合金表面氧化残余应力的不同，都与他们的不同扩散和传质特性有关。非晶合金表面致密的氧化膜与基体的结合强度较高，有利于耐腐蚀性提高，一定温度范围内的氧化不会影响非晶合金的力学性能。关键词：Zr 基块体非晶合金，氧化，扩散,传质，残余应力
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