合金元素对Zn-11%Al镀层及凝固组织影响的研究

发布时间：2017-04-29 06:06

  本文关键词：合金元素对Zn-11%Al镀层及凝固组织影响的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：热浸镀锌是防止钢铁腐蚀最主要的方法,广泛应用于轨道运输、通讯、电力、建筑等行业。热浸镀锌铝镁合金镀层的综合性能优异,Super Dyma(Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si)合金镀层的综合性能则尤为突出。因此,开展热浸镀锌铝和锌铝镁合金及其镀层显微组织研究,对于促进我国生产高质量的热浸镀锌合金产品有着极其重要的意义。本文实验中将工业纯铁片在510oC条件下分别浸入Zn-11%Al、Zn-11%Al-1.5%Mg、Zn-11%Al-3%Mg和Zn-11%Al-4.5%Mg合金熔池中进行不同时间的热浸镀,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等仪器,分析了Mg含量对Zn-11%Al合金镀层凝固组织与镀层中Fe-Al化合物层生长的影响。研究结果表明,Zn-11%Al合金镀层凝固组织由富Al相和Zn/Al二元共晶组成,随着Zn-11%Al-x%Mg合金中Mg含量的增加,合金镀层的凝固组织中逐渐出现Zn/Al/MgZn2三元共晶和块状MgZn2相。Zn-11%Al-x%Mg四种合金镀层中化合物层主要由Fe2Al5和FeAl3相组成,化合物层的厚度随浸镀时间的增加而增加,Mg含量的增加使Fe-Al化合物层生长速率指数和生长速率降低。在Zn-11%Al合金镀层中Fe-Al化合物层形成的初期,可形成致密稳定的Fe-Al化合物层;热浸镀120 s后,扩散通道的移动使Fe-Al化合物层失稳破裂。Zn-11%Al-x%Mg合金镀层中的Mg元素可明显推迟液Zn进入镀层中Fe-Al化合物层的时间,使Fe-Al化合物层更加稳定和致密。将工业纯铁片在510oC下分别浸入Zn-11%Al-3%Mg-0.1%Si、Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si、Zn-11%Al-3%Mg-0.4%Si和Zn-11%Al-3%Mg-0.6%Si合金熔池中进行不同时间的热浸镀,研究了Si含量对Zn-11%A l-3%Mg合金镀层中Fe-Al化合物层生长的影响。研究表明,在锌合金中池中添加Si元素可以改变Zn-11%Al-3%Mg-x%Si合金镀层中Fe-Al化合物层的相组成,能显著地抑制Fe-Al化合物层的生长。Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si合金镀层中Fe-Al化合物层的生长由扩散机制控制,加入0.2%的Si元素使镀层中化合物层的生长速率常数大幅降低。以Al-10Ti中间合金的形式将Ti加入到Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si(Super Dyma)镀锌合金中,制备了Ti含量分别为0.1,0.3和0.5wt.%的Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si-x%Ti镀锌合金金相样品,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)和差热分析仪(DT A)等仪器分析了Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si-x%Ti镀锌合金凝固组织中的相组成,测定出Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si-x%Ti镀锌合金中富铝相的开始凝固温度。实验结果表明,Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si镀锌合金凝固组织由富Al相、MgZn2相以及Zn/Al/MgZn2三元共晶组织组成,Ti元素的加入使Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si镀锌合金的起始凝固温度降低,使得Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si镀锌合金凝固组织中的富铝枝晶明显变细,MgZn2相的尺寸减小,并使Zn/Al/MgZn2三元共晶组织得到细化。
【关键词】：热浸镀锌合金 合金元素 镀层组织 合金组织 Fe-Al化合物层
【学位授予单位】：常州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-25
• 1.1 引言10-11
• 1.2 热浸镀工艺简介11-13
• 1.3 锌池中合金元素对镀层组织与性能的影响13-15
• 1.3.1 Al元素对镀层组织与性能的影响13
• 1.3.2 Sn元素对镀层组织与性能的影响13-14
• 1.3.3 Pb元素对镀层组织与性能的影响14
• 1.3.4 Sb元素对镀层组织与性能的影响14-15
• 1.3.5 Ti元素对镀层组织与性能的影响15
• 1.3.6 Cu元素对镀层组织与性能的影响15
• 1.4 热浸镀锌铝镁合金研究现状15-23
• 1.4.1 热浸镀纯锌15-17
• 1.4.2 热浸镀纯铝17-18
• 1.4.3 热浸镀锌铝合金18-21
• 1.4.4 热浸镀锌铝镁合金21-23
• 1.5 论文的研究内容及意义23-25
• 2 实验方法25-29
• 2.1 实验材料及试剂25
• 2.2 实验所需仪器25-26
• 2.3 镀锌合金制备26-27
• 2.4 热浸镀锌合金镀层制备27-28
• 2.4.1 浸镀试样预处理27
• 2.4.2 热浸镀工艺参数27-28
• 2.5 样品观察与分析28-29
• 3 锌池中Mg对Zn-11%Al合金镀层的影响29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 Mg对Zn-11%Al合金镀层凝固组织的影响29-32
• 3.3 Mg对Zn-11%Al合金镀层中化合物层的影响32-35
• 3.4 Zn-11% Al-x% Mg镀层化中合物层生长动力学35-37
• 3.5 分析讨论37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 4 锌池中Si对Zn-11%Al-3%Mg镀层化合物层的影响40-52
• 4.1 引言40
• 4.2 Si对Zn-11%Al-3%Mg镀层中化合物层相组成的影响40-44
• 4.3 Si对Zn-11%Al-3%Mg镀层中化合物层生长的影响44-49
• 4.4 结果与讨论49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 Ti对Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si合金凝固组织的影响52-60
• 5.1 引言52
• 5.2 Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si合金凝固组织52-53
• 5.3 Ti对Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si合金凝固组织中富铝枝晶的影响53-56
• 5.4 Ti对Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si合金凝固组织中MgZn_2相的影响56-57
• 5.5 Ti对Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si合金凝固组织中三元共晶组织的影响57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 6 总结与展望60-62
• 6.1 全文总结60-61
• 6.2 工作展望61-62
• 参考文献62-67
• 攻读学位期间研究成果67-68
• 致谢68

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