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不同Cr含量非晶合金和SAM1651、S32750、316L在模擬海水中的電化學(xué)曲線 

非晶涂層的電化學(xué)性能比較 

非晶涂層與SAM系列涂層、硬鉻、三氧化二鋁的耐磨性能比較 

　　與不銹鋼和陶瓷相比，非晶合金沒有晶粒、晶界、位錯(cuò)等缺陷的存在，因而表現(xiàn)出許多優(yōu)異的物理化學(xué)性能。其中，鐵基非晶合金不僅價(jià)格低廉，而且耐磨損和抗腐蝕性能優(yōu)越。近年來(lái)，利用超音速火焰噴涂技術(shù)制備耐磨防腐鐵基非晶/納米晶涂層成為研究的熱點(diǎn)。上有20余家科研機(jī)構(gòu)開發(fā)了大量的適于制備鐵基非晶合金涂層的成分。其中，SAM系列合金的中子吸收能力是不銹鋼和Ni基高溫合金（C22）的7倍，是硼鋼的3倍以上，且耐腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于高溫Ni基合金。此外，還兼具較低的摩擦系數(shù)和熱膨脹系數(shù)、優(yōu)異的抗沖擊韌性及耐磨損性，適于650 ℃以下寬溫區(qū)范圍內(nèi)的腐蝕磨損防護(hù)。然而，目前我國(guó)仍十分缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱噴涂鐵基非晶合金成分，同時(shí)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的相關(guān)成分不僅在性能上遜色于SAM合金，且大多數(shù)合金成分還屬于國(guó)外范圍之內(nèi)。

　　中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所非晶軟磁團(tuán)隊(duì)一直致力于非晶合金新材料的開發(fā)與應(yīng)用研究。近日，研究團(tuán)隊(duì)在鐵基非晶成分設(shè)計(jì)及其涂層性能研究方面取得進(jìn)展。通過利用Ni和P取代SAM合金中昂貴的稀土、W和Mo，以及調(diào)控Cr和Mo的比例，獲得一系列非晶形成能力大于2 mm的新型鐵基塊體非晶合金。利用自主搭建的氣霧化設(shè)備制備了高質(zhì)量的球形非晶粉末，成粉率（>100目）達(dá)80%以上。研究發(fā)現(xiàn)，該合金體系在少量Cr（8 at.%）和Mo（3.5 at.%）添加時(shí)就能實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的耐腐蝕性能，不僅優(yōu)于常用的316L和S32750不銹鋼，還與高Cr（15 at.%）和Mo（14 at.%）含量的非晶鋼（SAM1651）相當(dāng)，且鈍化膜更穩(wěn)定（Mater. Des., 95 (2016) 225-230）。通過簡(jiǎn)單的工藝優(yōu)化，便能獲得厚度為300微米以上的低氧含量、低孔隙率、高非晶含量的涂層。其在模擬海水中的耐腐蝕性能和室溫下的干摩擦磨損性能可與SAM1651和SAM2X5等SAM系非晶涂層相媲美，但原材料成本可降低50%以上（Surf. Eng., 2016, DOI: 10.1080/02670844.2016.1176718；Mater. Sci. Technol., 2016, DOI: 10.1080/02670836.2016.1160195）。相關(guān)成果已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明2項(xiàng)。

　　低廉的原材料成本、優(yōu)異的耐磨和耐腐蝕性能、出眾的熱穩(wěn)定性等特性使其有望在例如濕熱鹽霧、氨氣或各種酸、海水、污水等腐蝕介質(zhì)環(huán)境中獲得應(yīng)用。此外，研究團(tuán)隊(duì)目前正致力于開發(fā)海洋環(huán)境下使用的超低磁和軟磁非晶合金及其涂層，相關(guān)工作正在順利開展中。

　　上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（51501210、51571207）和寧波市自然科學(xué)基金（2015A610002）的支持。

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