自二十世纪初人类通过合金化与工艺处理，使铝合金成为空天国防领域不可替代的重要结构材料.但传统的铝合金室温下最高强度达500～600 MPa[1-3]，其热强性只能局限在100～200 ℃下(350～240 MPa)使用，无法满足国际空军铝合金对服役强度的要求.因此探索新型合金科技就成为提高铝合金强韧、热强和抗蚀性的举措.

虽然地方高校知识产权转化意识有一定程度提高，但整体保护意识仍然比较淡薄，科技成果产出与转化形成差距。很多地方高校对国内外知识产权的发展状况缺乏了解，对知识产权的相关法律也欠缺一定的学习。在专利进入市场过程中，科研工作者由于不是权利人而处于被动的地位，只作为具体研究人员进行技术的介绍、解释，而缺乏对技术的主动推广。高校管理部门由于缺乏专业知识而导致其技术推销能力不足，另一方面由于科技成果较多，加之技术中介机构的欠缺，转化也成为一个较长时间的低效率的过程。

Al基非晶材料与传统的铝合金相比，具有韧性好、强度高和耐蚀性好等特点，因此在航空航海等方面都有着非常广泛的应用[4-6].1965年，Predecki[7]等人第一次利用熔体急冷技术获得Al-Si合金的非晶和晶体共存体，而后又利用喷枪技术合成了一系列的二元Al基合金晶体和非晶的共存体.20世纪80年代初，完全非晶的三元Al基合金被合成.由于制备工艺不成熟，因此这些二元和三元合金的韧性极差[8-12].直到1988年，Y·He[13]和Inoue等[14]人分别独立制备出三元Al基非晶铝合金Al-TM-RE(TM：过渡金属，Re：稀土元素)，这种合金具有硬度高、韧性好、耐腐蚀性能好等特点备受学者们的关注[15].

目前制备非晶合金常采用快速冷却技术，其中单辊甩带法具有冷却速率快、使用方便的特点，适用于工业大规模生产.迄今为止，对于Al基非晶合金的研究主要集中在热稳定性、机械和电化学的研究，然而对其高温氧化和耐腐蚀性的研究寥寥无几.因此，研究Al基非晶态合金在高温氧化和腐蚀的属性、规律与机制是非常重要和必要的.

本文用单辊甩带法制备的Al88Ce8Fe4三元非晶材料作为研究材料，在630 ℃高温大气环境下氧化，考察氧化膜的成分与氧化膜的电化学腐蚀行为，对其在航空航天方面的应用有一定参考价值，为探索高强比、高热强和高抗氧化腐蚀的合金提供一个方向.

1 实验

本文用单辊旋淬法制备的Al88Ce8Fe4非晶材料作为研究材料，并研究630 ℃的高温大气环境下，不同的氧化时间，其氧化膜的成分、形貌、电化学腐蚀行为.其结果归为以下3点：

基于核心素养的生物学科教学，情境的创设不仅仅是“激发学习兴趣的导入环节”，而应该是“问题解决型学习任务”的情境，以真实的生物学问题（以科学事实、日常生活中与生物学有关的问题）为情境，设计环环相扣的问题，不断激发学生理解和反思具体的事实和概念中所蕴含的独特的学科思维方式，提升学生的学科核心素养。

本次实验研究区域为某地垂直高差较大且地形复杂的山地。本研究基于测区RTK实测的点云，在构建的高精度DEM中进行内插获得内插的高程Z，然后与实测的高程进行对比，得到误差为0.21 m的DEM高程精度数据，如表1。

2 结果与讨论

2.1 XRD和SEM分析

利用CVIEW软件对曲线进行拟合，可得到不同氧化时间的Al88Ce8Fe4在0.6 mol/L NaCl溶液中的电化学数据，如表1所示.

  

图1 非晶合金Al88Ce8Fe4与玻璃片的XRD图Fig.1 XRD patterns of Al88Ce8Fe4 amorphousalloy and glasses

图4是对Al88Ce8Fe4非晶合金在630 ℃空气中静态氧化10，20，50，100，200 h后对氧化膜组织在0.6 mol/L NaCl溶液中的循环极化曲线.从图中可以看出从图中可以看出在正扫过程中，随着电位的升高，自腐蚀电流减小，阴极发生钝化，表明氧化膜内有稳定的高价氧化物.但氧化膜还是会在介质的作用下会在其薄弱环节发生轻微溶解引起局部破坏；维钝电流密度(ip)可以表示维持钝化膜时溶解金属的快慢，维钝电流密度越小则金属在钝化状态下腐蚀的速率也就越低.随着氧化时间的增长，氧化膜厚度的增加，维钝电流密度(ip)显著减小，其在钝化期间的氧化膜的耐蚀性明显增加，说明非晶合金表面生成的氧化膜对机体有明显的保护作用.钝化电位随着氧化时间的增加而缓慢增加，Ecorr没有太明显的变化，说明氧化膜的厚度与氧化时间正相关，而成分没有什么变化，与XRD结果相同.到达Ecorr时电流最小，但是后面观察不到明显的Epit，这是由于合金在该介质中极易发生点蚀现象，以至于Ecorr和Epit发生重合.所以当电位超过Ecorr后，可以明显看到电流开始线性增加，这可能是由于电位升高使Cl-迁移速率增加从而穿透氧化膜，形成稳定点蚀且点蚀开始生长.同时，图4(a)～图4(e)分别在-0.515，-0.484，-0.554，-0.333，-0.408 V出现最大电流，回扫时，电流随电压的降低而减小，电流没有发生明显的转折，这是由于合金表面上的点蚀坑很浅，点蚀发生后，点蚀坑很容易钝化，点蚀的自我修复能力很强.Ecorr与Erep的差值随氧化时间的增加而减小，表明局部腐蚀发生程度逐渐减小.

利用扫描电子显微镜(QUANTA400，USA)观察样品组织微观形貌,真空度保持在0.01×10-4 torr；利用X射线衍射仪(BRUKERD8-ADVANCE，USA)对样品进行物相分析，扫描范围20°～80°，扫描速度4°/min .

  

图2 非晶合金Al88Ce8Fe4在630 ℃分别氧化10，20，50，100，200 h后表面氧化膜的XRD图Fig.2 XRD patterns of Al88Ce8Fe4 amorphous alloyoxidized at 630 ℃ for 10, 20, 50, 100 and 200 h

图3为非晶合金Al88Ce8Fe4在630 ℃氧化10，20，50，200 h后的截面扫描图像.从图中可以明显的看出晶粒的尺寸，随时间的增加变得越来越大，但晶粒大小分布不均匀.例如氧化10 h晶粒细密且分布均匀，而200 h晶粒大小分布不均匀。这说明了材料经过了结晶和晶粒长大2个过程.晶粒大小不均匀说明结晶过程发生了正常长大和二次再结晶.从图3(a)和图3(b)还可以看出晶粒正在发生相互吞并，且相对独立均匀，这说明二次结晶伴随着晶粒正常长大，但其主要结晶方式为晶粒的正常长大.结合图2，图3(c)和图3(d)，可以看出随着时间的增长，物相种类没有发生变化，而晶粒大小的差距进一步拉大，说明二次结晶从次要过程变成为主要结晶过程，这个过程导致了局部的晶体粗大.

  

图3 非晶合金Al88Ce8Fe4在630 ℃氧化不同时间后的SEM图Fig.3 SEM images of amorphous alloyAl88Ce8Fe4 at 630 ℃ for different time

2.2 极化曲线分析

图2为Al88Ce8Fe4在630 ℃分别氧化10，20，50，100，200 h后表面氧化膜的XRD图.从图中可以明显看出Al88Ce8Fe4氧化处理10 h后，氧化膜的主要成分为Al4Ce，少量的AlFeO3，Ce，Al，Al2O3.但随着氧化时间的增长，样品成分的含量发生了变化.氧化10，50，100，200 h的Al4Ce衍射峰明显低于20 h，但样品的氧化膜成分没有发生变化.

氧化后的试样除待测面以外，其余部分均用环氧树脂密封，测试之前式样表面要用酒精擦拭干净，用去离子水冲洗，干燥，每次试验均使用新配置的NaCl溶液.利用电化学工作站(PARSTAT4000，USA)在三电极体系测试下，测量开路电位、交流阻抗与循环极化曲线.实验试样为工作电极(WE)，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极(RE)，铂片为辅助电极(CE)，电解液为0.6 mol/L的NaCl溶液.

图1为合成的非晶合金Al88Ce8Fe4与玻璃片的XRD图谱.从图中可以看出玻璃片的衍射花样在2θ=15°～35°之间存在散射峰，Al88Ce8Fe4合金的衍射花样在2θ=30°～45°之间存在散射峰，表明散射峰不是因为黏贴在玻璃板上造成的，而且衍射峰位置与文献[17]中Al88Ce8Fe4的衍射峰一致.表明合金制备的Al88Ce8Fe4薄带在高温氧化前是非晶态.

 

表1 Al88Ce8Fe4非晶合金经630 ℃氧化后

 

在0.6 mol/L NaCl溶液中的腐蚀数据

 

Table 1 The corrosion data of Al88Ce8Fe4 amorphous

 

alloy oxidized at 630 ℃ in 0.6 mol/L NaCl solution

  

时间/hEcorr/VIcorr/(A/cm2)Rp/(Ω·cm2)10-0.7653.19×10-64 093.120-0.7473.81×10-63 426.450-0.7934.57×10-65 712.6100-0.7541.93×10-51 349.7200-0.7721.78×10-51 467.9

在评定材料耐蚀性好坏的时候，自腐蚀电位在腐蚀热力学上表征腐蚀的难易程度：自腐蚀电位越高，抗腐蚀性能越好.自腐蚀电流在腐蚀动力学上，表征腐蚀速率；自腐蚀电流越低，腐蚀性能越好[18].随着氧化时间的增加，腐蚀电流密度从10-6增加到了10-5，自腐蚀电位没有什么太大的变化，表明该合金的腐蚀速率越来越快，耐蚀性越来越差，而且分析图4也没有发现阳极钝化效应的产生，结果表明了随着氧化时间的增加，晶粒变得越来越大，晶体内元素发生偏聚，造成组织成分、电化学和热力学性能不均匀，使其耐蚀性能下降.

  

图4 Al88Ce8Fe4非晶合金经630 ℃氧化不同时间后在0.6 mol/L NaCl溶液中的循环极化曲线Fig.4 The cyclic polarization curves of Al88Ce8Fe4 amorphousalloy oxidized at 630 ℃ amorphous for different time in NaCl solution

3 结论

使用纯度均为99.99 %的Al，Ce，Fe的金属块，除去纯金属表面的杂质与氧化层，按照摩尔比Al∶Ce∶Fe=88∶8∶4的成分配比，Ar气氛保护下，在真空感应熔炼炉熔炼合金，反复熔炼3～5次，得到的合金再使用单辊甩带法制备出长度不等、宽厚均匀的Al88Ce8Fe4非晶薄带[16].然后，将其剪成长度4 cm左右，依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，在干燥箱内晾干.最后，将试样放入SK10BY型管式电阻炉内，在温度630 ℃、空气气氛下进行高温氧化，氧化时间分别为10，20，50，100，200 h，清洗待用.

(1)非晶合金Al88Ce8Fe4在630 ℃的空气中静态氧化10，20，50，100，200 h后，完全晶化，并产生了以AlFeO3，Al4Ce和Al2O3相为主的氧化膜；

综上，为了实现初中物理素质教学改革，教师应当注重更新物理教学思想，创新课堂教学方式。教师将多媒体合理引入初中物理课堂中，利用多媒体整合教学资源，构建课堂情境，创建虚拟实验模型，设计微课视频、组织翻转课堂，构建信息化学习平台，全面提高初中生物理学习品质。

地铁站防水标准：要求出口、入口通道防水达到一级标准；地铁站风井、风道风水达到二级；主体结构、出入口通道、风道、风井全部采用全包防水形式，不允许结构出现漏水现象，结构表面不能有湿渍存在，遵循以防为主、多道设防、综合整治，以外加防水工程为辅、结构自防水为主为的原则，对施工缝、穿墙管、围护、变形缝等部位进行合理、有效的设置，选择防水材料时，要求材料具备耐酸碱特性，确保防水层有足够的整体密封性。

(2)非晶合金Al88Ce8Fe4在630 ℃结晶过程，发生了晶粒正常长大和二次结晶，结晶过程从正常长大转变为二次结晶，所以出现了局部晶粒过大的现象；

(3)经氧化后的非晶合金，极化曲线没有出现阴极钝化区，维钝电流密度随时间的增加而缓慢减小，氧化膜厚度增加.但是随着氧化时间的增长，腐蚀电位没有出现太大的波动，腐蚀电流密度由10-6增加到了10-5，可见其耐蚀性下降.

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