[发明专利]具有优良耐蚀性的铁基块体金属玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于高性能金属材料技术领域，具体涉及一种耐蚀性铁基块体金属玻璃及其制备方法。

背景技术

块体金属玻璃是上世纪80年代末、90年代初发展起来的一类新型亚稳材料。金属玻璃长程无序的原子结构使得其在诸多方面具有比传统晶态材料更优异的力学、物理及化学性能，在未来的机械，电子，化工，航空航天和军事领域等有着良好的应用前景。

在金属玻璃众多体系中，铁基块体金属玻璃具有较高的强度，较低的制备成本，良好的软磁性能和耐蚀性等优点。然而，当前制备铁基块体金属玻璃采用的原材料通常为昂贵的高纯金属和类金属，且玻璃形成能力有限。此外，基于铁基金属玻璃研发的耐蚀性非晶涂层，在可选择的成分范围上依然有限，严重地影响了铁基块体金属玻璃的研制和推广应用。因此，制备出低成本、大尺寸兼具良好耐蚀性的铁基块体金属玻璃，具有十分重要的学术意义和应用价值。

目前，国内外在如何提高铁基块体金属玻璃形成能力方面进行了大量研究，并取得了很多重要进展。Lu等(Lu Z P, Liu C T, Thompson J R et al. Structure amorphous steels. Physical Review Letters, 2004, 92: 2455031), Ponnambalam 等(Ponnambalam V, Poon S J. Fe-based bulk metallic glasses with diameter thickness larger than one centimeter. Journal of Materials Research, 2004, 19: 1320)独立发现稀土元素能够明显改善铁基合金的玻璃形成能力，采用水冷铜模铸造技术，分别制备出临界尺寸达到12 mm的(Fe_44.3Cr₅Co₅Mo_12.8Mn_11.2C_15.8B_5.9)Y_1.5和Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Er₂块体金属玻璃；然而，其原材料中多采用价格昂贵的高纯晶体硼B或稀土饵Er。随后，哈尔滨工业大学沈军等人(Shen J, Chen Q J, Sun J F et al. Exceptionally high glass-forming ability of an FeCoCrMoCBY alloy. Applied Physics Letters, 2005, 86: 1519071)采用适量的钴替换铁，获得了直径为16mm的Fe₄₁Co₇ Cr₁₅Mo₁₄Y₂C₁₅B₆块体金属玻璃；然而，该合金中含有较高含量的稀缺战略金属钴Co。在获得这些厘米级铁基块体金属玻璃的同时，无形中增加了合金的制备成本。

近来，Ni等(H.S. Ni, X.H. Liu, X.C. Chang, W.L. Hou, W. Liu, J.Q. Wang. High performance amorphous steel coating prepared by HVOF thermal spraying, Journal of Alloys and Compounds, 2009, 467: 163)研究发现，这些厘米级的铁基金属玻璃在酸碱盐溶液中，表现出良好的耐腐蚀性能，在设计非晶涂层方面展现了良好的应用前景。然而，针对当前日益严重的酸雨污染以及海水腐蚀等恶劣环境下的研究，还相对匮乏。因此，开发出高玻璃形成能力、低成本兼具良好腐蚀性能的铁基块体金属玻璃是非常有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有优良耐蚀性的铁基块体金属玻璃及其制备方法，该铁基块体金属玻璃在模拟酸雨和海水介质中，具有优良的耐蚀性能。