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寧波材料所在高溫非晶合金腐蝕性能方面取得重要進展！

2022-03-22 15:34:11 作者：腐蝕與防護來源：腐蝕與防護分享至：

非晶合金具有組織均一、高強度、高硬度、耐磨蝕、熱膨脹系數小、納米級表面結構復寫等特性，在其過冷液相區可快速實現從宏觀至微米、納米的多尺度一體化熱塑成型，是制備高精密模具的理想材料。然而，傳統非晶合金的玻璃轉變溫度低，高溫強度及熱穩定性差，使役溫度難以超過600K，不能滿足目前光學玻璃模壓成型溫度的要求。研發高溫高強高穩定性塊體非晶合金（簡稱“高溫非晶合金”）有望將光學玻璃模壓模具的磨削加工轉變為熱塑加工，突破磨削加工無法制備微納米表面結構的先天限制，孕育變革性的光學玻璃元件“微納模壓成型”技術。

基于此，在國家重點研發計劃變革性技術關鍵科學問題專項的支持下，中國科學院寧波材料技術與工程研究所和中國科學院物理研究所、燕山大學、深圳大學、北京航空航天大學聯合開展了“高溫高強高熱穩定性塊體非晶合金新材料與應用基礎”（項目編號：2018YFA0703600）的研究工作。其中，中科院寧波材料所非晶合金磁電功能特性團隊主要負責課題“高溫非晶合金的氧化與腐蝕機理研究”。

近期，在王軍強研究員和霍軍濤研究員的指導下，該組課題生楊曉東等人圍繞前期項目組開發的Ir-Ni-Ta-（B）高溫非晶合金的腐蝕行為開展了深入系統的研究。研究發現在酸性溶液中Ir-Ni-Ta-（B）高溫非晶合金相比于其它合金體系擁有更好的耐蝕性，歸因于其可以形成由金屬Ir以及Ni和Ta的氧化物組合而成的相對穩定的鈍化膜。這種鈍化膜具有較好的保護性，從而表現出很強的耐點蝕能力，因而腐蝕多發生于缺陷處。

圖1 左圖為Ir-Ni-Ta-（B）非晶態合金與其他合金體系的晶化活化能對比圖；右圖為不同材料在硫酸溶液中的點蝕電位和鈍化電流對比圖

另外，研究發現微量添加類金屬B元素可以顯著提高Ir-Ni-Ta非晶合金的耐蝕性，Ir-Ni-Ta-B樣品鈍化電流要比Ir-Ni-Ta樣品降低了一個數量級。在Ir-Ni-Ta和Ir-Ni-Ta-B非晶合金表面形成的鈍化膜具有幾乎相同的成分，但具有不同的厚度和孔密度。這些差異是由添加B引起的，B促進鈍化膜的快速形成，同時抑制活性金屬的溶解。金屬Ir的表面富集和[BO3]3-的吸附進一步提高了Ir-Ni-Ta-B非晶合金的耐蝕性。