多结构耐腐蚀铝涂层钢板的制备及其变形行为的研究
发布时间：2021-01-08 09:19
钢板以其良好的力学和成形性能被广泛应用于汽车、海洋工程、建筑等领域。但其极易受到空气中的氧化性气体以及潮湿环境的电化学作用而被腐蚀,缩短了使用寿命的同时造成了巨大的经济损失。热浸镀铝是改善钢板耐腐蚀性能的一种有效的表面处理技术。然而,由于在热浸镀铝过程中脆性Fe-Al金属间化合物的生成,易在合金层中形成裂纹,严重影响了铝涂层钢板的耐腐蚀性能和成形性能。通过控制合金层厚度和改善合金层结构是提高铝涂层钢板使用性能的有效途径。本课题采用热浸镀法、磁控溅射（热处理）复合热浸镀法在Q235钢板表面分别制备了多结构铝涂层(AlH/Q235、AlH+M+HT/Q235)。研究了磁控溅射铝涂层在后续热浸镀铝工艺中对铁、铝原子相互扩散的阻挡作用,揭示了铝涂层的形成机理。同时,采用全浸泡实验和拉深变形实验对铝涂层钢板的耐腐蚀性能和成形性能进行了研究,对涂层的腐蚀防护和断裂失效机理进行了分析。具体研究内容和结果如下:（1）采用热浸镀法在钢板表面制备了铝涂层,研究了浸镀工艺对涂层质量、厚度、形貌、组成及性能的影响。热浸镀铝涂层主要由外侧Al层和内侧Fe-Al合金层组...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年钢材行业下游需求分布
钢材作为目前世界上应用最为广泛的材料之一，以其良好的力学性能和成本优势成为汽车、建筑、机械、海洋船舶等领域中应用的主要材料[1]。2018 年各领域钢材需求分布如图 1-1 所示，汽车行业作为最主要的三大用钢领域之一，被认为是带动我国经济增长和产业结构升级的支柱型行业。图 1-2 为 2014-2018 年汽车领域钢材需求量，其中钢板占汽车用钢的 52%，2018 年汽车用钢板达 2925 万吨。因此，汽车工业在为钢铁行业带来巨大商机的同时，对钢板的需求总量不断加大。然而，由于受到空气氧化性气体以及潮湿环境的电化学作用，钢材极易被腐蚀而造成巨大的经济损失。随着环境的日益恶劣，我国每年钢材因腐蚀造成的损失已超过 1.5万亿元[2]。目前，由于遭受日渐恶劣的自然环境影响，如污染、幅射、撞击、海洋气候及道路防滑盐等物理、化学因素，加速了对汽车的侵蚀。汽车的腐蚀损伤将对汽车的外形、车身结构强度、服役寿命和安全系数造成不利的后果。现阶段，我国的表面工程行业至少可以挽救年均 30%的腐蚀损失。表面处理产业的规模巨大，已成为实现绿色经济的重要工程领域。因此，在当前资源日益匮乏，环境污染严重的情况下，涂层钢板在汽车行业的大规模应用已成为减少腐蚀损失、推进资源节约的迫切需要。
陕西科技大学硕士学位论文种正在蓬勃发展的耐腐蚀材料前景十分广阔。.3 耐腐蚀铝涂层的制备方法目前，制备铝涂层的工艺主要有热浸镀法、电镀法、包埋渗铝法及热喷涂法等（ 1-3）。热浸镀铝工艺操作简单、成本低廉，可制备一定厚度具有优异耐腐蚀性能的层。电镀铝工艺制备的涂层厚度、组织、形貌可控，可以实现在微小零件上的精准。粉末包埋渗铝制备的涂层具有极高的抗高温氧化性能，主要包括低温包埋渗铝、包埋渗铝以及气相渗铝工艺。热喷涂技术在海洋环境下使用最为广泛，所制备的铝具有较高的耐腐蚀性能，其中火焰喷涂、电弧喷涂、冷喷涂等工艺能够实现新型防铝涂层的设计与制备。
【参考文献】：
期刊论文
[1]食品包装用镀锡薄钢板的腐蚀机理研究进展[J]. 夏大海,宋诗哲,王吉会,高志明,胡文彬. 中国腐蚀与防护学报. 2017(06)
[2]6061铝合金分别在Q235钢和纯钛表面的反应润湿[J]. 靳鹏,钟伟强,李富祥,林巧力. 材料导报. 2017(18)
[3]316L不锈钢热浸镀铝的组织及性能分析[J]. 冯军,金凡亚,童洪辉,但敏,陈美艳,赖新春. 铸造技术. 2015(11)
[4]划痕法结合强度临界载荷值的影响因素分析[J]. 杜军,王红美,王鑫. 表面技术. 2015(09)
[5]不锈钢表面热浸镀铝工艺及表面形貌[J]. 于思荣,徐淑苗,邢海瑞. 热加工工艺. 2015(10)
[6]划痕法测定TiAlN涂层结合强度的研究[J]. 黄珂,杨伏良,陈力学,马凯,郭磊. 表面技术. 2013(05)
[7]电流密度对熔盐电镀铝晶粒形貌的影响[J]. 丁志敏,冯秋元,宋建敏,高宏. 材料热处理学报. 2012(09)
[8]火焰喷涂铝涂层[J]. 昌霞,韩付会,张小彬,黄伟九. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012(06)
[9]钢铁件热浸镀铝工艺比较（Ⅰ）——一浴熔剂法[J]. 吴元康. 材料保护. 2011(10)
[10]RE对热浸镀铝镀层组织及耐腐蚀性能的影响[J]. 孙伟,蔡启舟,罗强. 中国表面工程. 2010(06)
博士论文
[1]金属包装材料的腐蚀失效过程和腐蚀检测[D]. 夏大海.天津大学 2012
硕士论文
[1]镀锌钢板冲压成形表面损伤行为的研究[D]. 殷望.湘潭大学 2014
[2]热浸镀锌铝镁镀层组织结构与耐蚀机理研究[D]. 林源.昆明理工大学 2014
[3]稀土和锰对热浸镀铝层抗腐蚀性能影响的研究[D]. 窦晓娟.东北大学 2010
[4]钢铁表面热浸镀铝新工艺及镀层厚度控制模型研究[D]. 李凌.武汉理工大学 2005
本文编号：2964337
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年钢材行业下游需求分布
钢材作为目前世界上应用最为广泛的材料之一，以其良好的力学性能和成本优势成为汽车、建筑、机械、海洋船舶等领域中应用的主要材料[1]。2018 年各领域钢材需求分布如图 1-1 所示，汽车行业作为最主要的三大用钢领域之一，被认为是带动我国经济增长和产业结构升级的支柱型行业。图 1-2 为 2014-2018 年汽车领域钢材需求量，其中钢板占汽车用钢的 52%，2018 年汽车用钢板达 2925 万吨。因此，汽车工业在为钢铁行业带来巨大商机的同时，对钢板的需求总量不断加大。然而，由于受到空气氧化性气体以及潮湿环境的电化学作用，钢材极易被腐蚀而造成巨大的经济损失。随着环境的日益恶劣，我国每年钢材因腐蚀造成的损失已超过 1.5万亿元[2]。目前，由于遭受日渐恶劣的自然环境影响，如污染、幅射、撞击、海洋气候及道路防滑盐等物理、化学因素，加速了对汽车的侵蚀。汽车的腐蚀损伤将对汽车的外形、车身结构强度、服役寿命和安全系数造成不利的后果。现阶段，我国的表面工程行业至少可以挽救年均 30%的腐蚀损失。表面处理产业的规模巨大，已成为实现绿色经济的重要工程领域。因此，在当前资源日益匮乏，环境污染严重的情况下，涂层钢板在汽车行业的大规模应用已成为减少腐蚀损失、推进资源节约的迫切需要。
陕西科技大学硕士学位论文种正在蓬勃发展的耐腐蚀材料前景十分广阔。.3 耐腐蚀铝涂层的制备方法目前，制备铝涂层的工艺主要有热浸镀法、电镀法、包埋渗铝法及热喷涂法等（ 1-3）。热浸镀铝工艺操作简单、成本低廉，可制备一定厚度具有优异耐腐蚀性能的层。电镀铝工艺制备的涂层厚度、组织、形貌可控，可以实现在微小零件上的精准。粉末包埋渗铝制备的涂层具有极高的抗高温氧化性能，主要包括低温包埋渗铝、包埋渗铝以及气相渗铝工艺。热喷涂技术在海洋环境下使用最为广泛，所制备的铝具有较高的耐腐蚀性能，其中火焰喷涂、电弧喷涂、冷喷涂等工艺能够实现新型防铝涂层的设计与制备。
【参考文献】：
期刊论文
[1]食品包装用镀锡薄钢板的腐蚀机理研究进展[J]. 夏大海,宋诗哲,王吉会,高志明,胡文彬. 中国腐蚀与防护学报. 2017(06)
[2]6061铝合金分别在Q235钢和纯钛表面的反应润湿[J]. 靳鹏,钟伟强,李富祥,林巧力. 材料导报. 2017(18)
[3]316L不锈钢热浸镀铝的组织及性能分析[J]. 冯军,金凡亚,童洪辉,但敏,陈美艳,赖新春. 铸造技术. 2015(11)
[4]划痕法结合强度临界载荷值的影响因素分析[J]. 杜军,王红美,王鑫. 表面技术. 2015(09)
[5]不锈钢表面热浸镀铝工艺及表面形貌[J]. 于思荣,徐淑苗,邢海瑞. 热加工工艺. 2015(10)
[6]划痕法测定TiAlN涂层结合强度的研究[J]. 黄珂,杨伏良,陈力学,马凯,郭磊. 表面技术. 2013(05)
[7]电流密度对熔盐电镀铝晶粒形貌的影响[J]. 丁志敏,冯秋元,宋建敏,高宏. 材料热处理学报. 2012(09)
[8]火焰喷涂铝涂层[J]. 昌霞,韩付会,张小彬,黄伟九. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012(06)
[9]钢铁件热浸镀铝工艺比较（Ⅰ）——一浴熔剂法[J]. 吴元康. 材料保护. 2011(10)
[10]RE对热浸镀铝镀层组织及耐腐蚀性能的影响[J]. 孙伟,蔡启舟,罗强. 中国表面工程. 2010(06)
博士论文
[1]金属包装材料的腐蚀失效过程和腐蚀检测[D]. 夏大海.天津大学 2012
硕士论文
[1]镀锌钢板冲压成形表面损伤行为的研究[D]. 殷望.湘潭大学 2014
[2]热浸镀锌铝镁镀层组织结构与耐蚀机理研究[D]. 林源.昆明理工大学 2014
[3]稀土和锰对热浸镀铝层抗腐蚀性能影响的研究[D]. 窦晓娟.东北大学 2010
[4]钢铁表面热浸镀铝新工艺及镀层厚度控制模型研究[D]. 李凌.武汉理工大学 2005
本文编号：2964337
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