钛磷对Fe-Zn合金层生长及硅钛对ZAM镀层组织影响的研究

发布时间：2017-08-01 04:37

  本文关键词：钛磷对Fe-Zn合金层生长及硅钛对ZAM镀层组织影响的研究

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【摘要】：热浸镀锌是一种防止钢铁被腐蚀的有效保护方法,在热浸镀时,靠近钢件表面会形成一系列Fe-Zn中间合金相。钢中含有的钛和磷元素对热浸镀锌层的生长具有一定的影响,这引起了很多研究者的关注。对镀锌层进行合金化可以提高镀层的耐蚀性能,其中ZAM(Zn-6Al-3Mg)合金镀层是一种新开发的热浸镀锌合金镀层,它具有卓越的耐蚀性。但是,文献报道指出在ZAM镀层中存在少量的初晶MgZn2相,该硬脆相的存在使镀层的抗裂性能大大下降。因此,进一步开展Fe-Zn合金层生长和ZAM镀层组织研究对热浸镀锌行业具有重要的现实意义。本文在研究小组前期实验研究工作的基础上,基于Al-Ti二元合金中最稳定相是Ti Al相的事实(Ti/Al质量比为2:1),铁基体中Ti对(Zn-0.2wt%Al)/(Fe-Ti)扩散偶中Fe-Zn中间合金层生长的影响机理进行了解释。同时,基于本研究小组的前期实验研究,进一步研究了磷对Fe-P合金显微组织的影响;此外,采用扩散通道模型解释了铁基中磷对Zn/Fe-P液-固扩散偶中Fe-Zn中间合金化合物层生长的影响。本文研究发现,硅元素的加入使ZAM镀层表层组织中粗大树枝状富铝相发生明显细化,且硅含量越高树枝晶越细小;与此同时,随着硅含量的增加,树枝状富铝相的体积分数下降,Zn/Al/MgZn2三元共晶组织体积分数增加;此外,硅的加入使η-Zn相和MgZn2相在镀层表层组织中消失,同时使镀层表面层组织中出现Mg2Si相颗粒。纯铁片在Zn-6Al-3Mg-0.1Si熔池中浸镀60 s时,随着浸镀温度升高,镀层表面中的树枝状富铝相明显粗化,且其体积分数明显减少,在530℃浸镀后镀层中出现异常表层组织。本文的研究结果表明,向锌熔池中加入微量钛元素能细化ZAM镀层的凝固组织,消除粗大的MgZn2硬脆相,从而提高镀层性能。当Zn-6Al-3Mg合金熔池中的钛含量低于0.053wt.%时,随着钛含量的增加,镀层中FeAl3Znx和Fe2Al5Znx合金层的厚度减小,此时钛元素对Fe2Al5Znx层生长的抑制可以用钛原子占据Fe2Al5Znx中的空位加以解释。当钛含量超过0.053wt.%时,随着钛含量的增加,FeAl3Znx和Fe2Al5Znx合金层厚度明显增加,这种现象可以通过形成锌液的扩散通道加以解释。
【关键词】：合金元素 Fe-Zn合金层 ZAM合金镀层 生长动力学 镀层组织
【学位授予单位】：常州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
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本文编号：602573