铁基非晶合金的电化学行为研究(2)
2.4 电化学实验 11
2.5 X射线光电子能谱分析 11
3 实验结果与讨论 12
3.1 非晶态结构的表征 12
3.2 电化学行为 12
3.2.1 极化曲线 12
3.2.1 电化学阻抗 15
3.3 X射线光电子能谱分析 17
结 论 20
致 谢 21
参考文献22
1 引言
在近几十年里迅速发展的多种新型的材料中，非晶态合金是一种具有很好发展前景的材料。相较于晶态材料来说，非晶态材料具有较高的韧度、强度和耐磨性 [1]。但是由于非晶材料的形成过程有很多限制，因此非晶材料大都以薄的带状、薄的片状、细丝或粉末的形式存在。因此，寻求拥有大的非晶形成能力，能够直接从液相中得到大块非晶材料是人们追求的理想方法。由80%Fe以及20%Si,B类金属元素所组成的铁基非晶合金。具有高的饱和磁感应强度（1.54T），磁导率、激磁电流和低铁损等各方面的优点，铁基非晶合金的性能比硅钢片好，尤其是铁损低（为取向硅钢片的1/3－1/5），取代硅钢用作配电变压器可以节约能源60－70%。它的带材厚度为0.03mm左右，在配电变压器、大功率的开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器以及逆变器铁芯等方面都有广泛的应用, 在10kHz 以下的频率使用。
迄今为止，科研工作者对铁基非晶合金的形成能力以及有关它的各方面的性能进行了深入的研究，尤其是它的耐腐蚀性能更是激发了科研工作者浓厚的兴趣。有的非晶合金显示了非常高的耐腐蚀性能，比如在恶劣的工作环境中（例如浓度高的盐酸和磷酸溶液），大多数的晶态材料都会发生严重的腐蚀，但是非晶合金就表现出较好的耐腐蚀性，这是由于非晶合金不存在晶界，位错和层错等结构缺陷，具有单相固溶体结构，也没有成分偏析和第二相析出，因此组织和成分均匀性使其具备了良好的耐局域腐蚀性能，并且在非晶合金在化学反应作用下形成均一钝化膜[2]，提高了耐蚀性。在最近几年中，由于大量块体非晶合金体系持续地被人们发现，非晶态材料在工程结构材料方面的价值日益突显，又因为非晶合金的耐腐蚀性是工程结构材料的重要评价指标之一，因此对非晶材料的耐腐蚀性的研究对其实际应用具有指导意义。
1.1 非晶合金概述
1.1.1 非晶合金的结构特征
非晶态物质结构最主要的特征是阵点的排列长程无序而短程有序[3]。和晶态结构一样，非晶态结构的质点近程的排列都是有序的，两者具有近似的最近邻关系，体现在他们的密度相近，特性类似。例如非晶态结构的金属、半导体与绝缘体都有各自的特性。但是非晶态结构的远程排列是无序的，次近邻的关系和晶态结构相比不一样，体现为非晶态结构不存在周期性，因此用来描述周期性的点阵以及点阵参数等概念对于非晶态结构来说就失去了意义。因而非晶态结构与晶态结构最主要的区别就在于长程排列是否有序。另外，从宏观方面上来说，非晶态物质的结构均匀，各向同性，但是缩小到原子尺寸时，它的结构也是不均匀的；非晶态热力学不稳定，为亚稳态，具有自发向晶态转变的趋向，也就是晶化。
1.1.2 非晶合金的晶化过程
非晶态结构短程有序，但是长程无序，自由能较晶态高，在热力学上是一种亚稳状态。加热、激光、退火、光辐射等可以促进非晶态向晶态发生转变，也就是发生晶化。晶化的过程很复杂，晶化之前将发生原子位置的调整和变动，这样微小的结构变化称作结构弛豫。当非晶合金发生结构弛豫的时候，原子的分布函数曲线的形态也随之发生变化。随着加热和保温时间的增长，双体分布函数曲线的各个峰依次产生变化，首先第一峰逐渐变窄变高，第二峰的分裂现象渐渐缓和，减小甚至消失，然而当接近晶化时，第二峰又开始发生急剧变化，直到所有的峰都发生了尖锐化。此时短程有序的范围逐渐增大，从短程有序渐渐过渡到长程有序，则完成了非晶状态向晶态的转变。