非晶合金最突出的特点是成分和结构的均匀性,相对于传统的晶体材料,表现出优异的机械强度和耐腐蚀性能。非晶合金可以突破溶解度的限制,容纳更多的活性元素而避免金属间化合物的产生,因此非晶合金是研究溶质元素对腐蚀性能影响的理想模型材料。铝基非晶作为非晶合金家族中的重要成员,相对其他成分体系具有超高的比强度,是航空航天工业中替代传统铝合金的理想选择。晶态铝合金组织中往往析出大量金属间化合物,其在提升材料强度的同时,却使材料局部腐蚀敏感性显著增加。缓蚀剂是目前改善传统铝合金耐蚀性的重要手段之一,虽开展大量研究,但缓蚀剂的作用机制一直存在争议,采用铝基非晶合金作为研究体系则可以有效避免结构不均匀造成的干扰,有利于澄清相关机理。此外,由于铝基成分体系的非晶形成能力有限,将其制备成非晶涂层,同样可以对传统铝合金实现有效保护。因此,开展铝基非晶合金及涂层的腐蚀性能研究具有重要的科学意义及应用价值。本文首先选取Al-Y这一简单的二元非晶体系,研究铝基非晶中重要的组成元素钇对腐蚀行为影响,排除了过渡族元素的干扰。采用开尔文探针力显微镜(KPFM)对A1-Y非晶合金钝化膜的稳定性进行了评价。选取A186Ni6Y4.5Co2La1.5这一非晶形成能力较强的成分体系,研究硝酸钠的缓蚀作用机制。通过电化学噪声测试与分析来评价硝酸钠对铝基非晶合金亚稳点蚀的抑制作用,并利用透射电镜对钝化膜的形貌和成分进行测试。最后,采用超音速火焰喷涂(HVAF)成功制备出低孔隙率、高非晶含量的耐蚀耐磨铝基非晶涂层。本研究对理解铝基非晶合金中元素作用及缓蚀剂机制具有重要指导作用,为铝基非晶合金涂层的工程化应用提供了重要参考。主要研究成果总结如下:选取A100-xYx(at.%,x=9,10,11)二元成分体系,研究Y元素对铝基非晶合金钝化膜成分和稳定性的影响。三种成分Al-Y非晶合金的极化行为显示,随Y元素含量增加,腐蚀电位升高,钝化电流密度显著降低,但Al-Y非晶合金的点蚀电位对Y含量并不敏感。高Y含量非晶合金亚稳点蚀峰电流中值仅为11 pA,表面处于稳定的钝化状态;而低Y含量样品亚稳点蚀半径最高达到120nm,钝化膜形貌疏松多孔;亚稳点蚀发展为稳定点蚀的倾向随Y含量升高而降低。Al-Y非晶合金钝化膜表现为p型半导体,载流子密度随Y含量升高,由4.95×1022 cm-3降低到0.53×1022 cm3。钝化膜的深度分析表明,低Y含量铝基非晶表面钝化膜具有双层结构,由贫Y的内层和稳定富Y的外层组成,而A189Y11钝化膜为成分均匀的单层结构,高阻抗复合氧化物YA103含量更高,电化学阻抗显著提高。KPFM测试表明,随Y含量升高铝基非晶合金的表面电势升高,钝化膜稳定性提高,耐蚀性得到改善。选用非晶形成能力较强的A186Ni6Y4.5Co2La1.5合金为研究对象,研究硝酸钠的缓蚀作用。当0.01MNaCl溶液中添加少量NaN03时,铝基非晶合金的点蚀电位提高约100 mV;当硝酸钠浓度达到0.03 M时,铝基非晶合金的点蚀被完全抑制,极化行为由点蚀转变为过钝化;钝化电流密度随NaNO3浓度增加没有明显变化,但阴极反应速率被加快。对铝基非晶合金在含有不同浓度NaN03的NaCl溶液中,浸泡过程的电化学噪声信号进行检测,浸泡腐蚀过程中噪声信号暂态峰显著受到抑制,含有0.05 M NaN03的溶液中噪声电阻高于其他条件,点蚀指数低于0.3,表现为均匀腐蚀的特征。对浸泡实验后溶液的离子浓度进行测试,含有硝酸钠的溶液中腐蚀溶解速率明显低于单纯的NaCl溶液,腐蚀形貌以均匀腐蚀为主。在含有NaNO3的介质中,铝基非晶合金表面形成了一层致密的钝化膜,厚度约为8.6nm,钝化膜的EDS线扫描数据证实了NO3-复合到了钝化膜中,显著抑制了 Cl-的侵蚀。利用超音速火焰喷涂,将成分为Al86Ni6Y4.5Co2La1.5铝基非晶粉末沉积在2024铝合金表面,得到铝基非晶涂层。超声气体雾化得到的合金粉末球形度高,粒径分布为20-45μm,充分满足喷涂的需要。涂层均匀致密,XRT测试显示孔隙率仅为0.12%,厚度约为125μm;涂层组织中除α-Al外,未检测到其他晶体相,非晶含量高达83.7%;涂层的显微硬度最高可达400 HV0.05,约为2024铝合金基体硬度(137 HVo.os)的3倍。铝基非晶涂层的极化曲线表现为钝化特征,而2024铝合金表现为活性溶解,涂层的腐蚀电位低于基体,因此可以实现牺牲阳极阴极保护作用。涂层的电化学阻抗显著高于2024铝合金,侵蚀性离子吸附驱动力显著降低。涂层的磨损速率为5.6 × 104 mm3N-1m-1,比2024铝合金降低一个数量级,磨损形貌均匀光滑,形成了一层均匀的氧化膜。本工作成功制备出一种性能优异的铝基非晶涂层,对铝合金在腐蚀和磨损环境下可起到良好的保护作用。