液锌快速凝固和铁在液锌中腐蚀的分子模拟研究

摘要

由于液锌对热镀锌设备的腐蚀造成锌大量损失、部件早期失效和经常停产维修，产生的经济损失是极大的。如果能解决这个问题，不仅能减少生产成本及对进口材料的依赖，而且可以减少设备维护次数及由于停产造成的带钢废品和锌耗，从而提高热镀锌生产，达到减少成本，提高经济效益的目的。 本文采用分子动力学模拟方法，模拟研究了液态金属Zn 系统在不同冷速下的快速凝固过程，铁锌原子通过铁锌界面的扩散和铁锌金属间化合物的生长过程。 结果表明：冷却速率对微观结构的演变有决定性影响。冷却速率大于2.5 ×10 12 K/s时，将得到非晶态结构；冷却速率小于7.0 ×10 11K/s时，将发生结晶。非晶形成的最小冷却速率在2.5 ×10 12 K/s 到7.0 ×10 11K/s 之间。系统形成晶态时的结晶温度随着冷速的升高而降低；形成非晶态时，玻璃转变温度随着冷速的升高而升高。 通过模拟和实验结合分析得出，温度为450 ℃时纯铁在液锌中的腐蚀过程中，各种铁锌金属间化合物出现的过程如下：（1）首先形成ζ相；（2）孕育一段时间后随着铁原子的进一步扩散，开始生成δ相；（3）最后在铁基体与δ相之间形成Γ相层。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第二章分子动力学模拟方法及微观结构分析

第三章液锌凝固过程的模拟

第四章铁/锌界面间扩散加速分子动力学模拟

第五章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科学研究