【摘 要】
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本文采用熔剂包覆法+磁悬浮熔炼-负压吸铸法,由工业原料制备出具有优异力学性能和磁学性能的耐蚀铁基非晶复合材料试样,并研究了包覆剂碱度对合金组织结构和室温力学性能的影
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本文采用熔剂包覆法+磁悬浮熔炼-负压吸铸法,由工业原料制备出具有优异力学性能和磁学性能的耐蚀铁基非晶复合材料试样,并研究了包覆剂碱度对合金组织结构和室温力学性能的影响,以及不同种类稀土元素合金化对非晶材料的电化学腐蚀性能及室温磁学性能的影响。研究表明,利用工业级纯度的Q235钢及Fe-Cr合金,通过加入包覆剂并调整碱度R（R=0、2、3、4、5、6）优化去除工业原料中的杂质元素,制备出的Fe-15Mn-5Si-14Cr-0.2C铁基非晶复合材料,其中晶体相为过冷奥氏体相(CFe15.1)和铁素体相（Fe-Cr）。在压缩承载后奥氏体发生马氏体相转变,增强增韧的同时提高加工硬化程度,室温综合力学性能优异。随着包覆剂碱度的增加,非晶复合材料的弹性模量、塑性应变和断裂强度均呈现先增大后减小的趋势,R=4时(即CaO:Fe2O3:SiO2=4:5:1)非晶复合材料的室温断裂强度高达5773.72MPa,压缩塑性值达到56.45%。在Fe-15Mn-5Si-14Cr-0.2C（R=4）合金基础上添加不同稀土元素（Ce,Dy,Ce与Dy混合稀土）微合金化,研究Fe-15Mn-5Si-14Cr-0.2C-1.0RE合金体系中单一稀土和混合稀土在杂质净化和组织优化中的作用,以及对合金腐蚀性能的影响。由工业原料制备的Fe-15Mn-5Si-14Cr-0.2C铁基非晶复合材料在1mol/L HCL溶液中的电化学腐蚀行为研究表明,其耐蚀性能明显优于304L不锈钢。由于稀土原子的大尺寸差引起的畸变效应和稀土元素添加引起的溶质再分配使得合金稀土元素化合物在合金表面富集,经腐蚀后形成稀土化合物保护层,提高了基体的耐蚀性能。其中,稀土元素Ce的添加得到的合金耐蚀性能最优,在1mol/L HCL溶液中其自腐蚀电位为-0.16205V,极化阻值达到9.57742×108Ω·cm2;在1mol/L NaOH溶液中,其耐蚀性能较酸性和氯离子环境更加优异自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-0.1839V,1.745×10-8A·cm-2,极化阻值为7.1574×108Ω·cm2。掺杂不同稀土元素（Ce,Dy,Ce与Dy混合稀土）合金化,研究Fe基非晶复合材料在不同情况下的软磁性能,表征饱和磁化强度和矫顽力的变化。Fe-15Mn-5Si-14Cr-0.2C合金体系添加不同稀土元素后,合金的矫顽力均呈现下降趋势,而合金的饱和磁化强度显著提高,呈现出良好的软磁性能。剩余磁化强度的变化趋势与矫顽力变化趋势一致,其中Ce微合金化试样的剩余磁化强度低至13.57emu,矫顽力为10.306emu,室温顺磁性的RE元素的添加使得铁合金的居里温度降低和各项异性常数K1降低,磁晶各向异性降低了磁畴壁能量密度,减少了畴壁位移的阻力。
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