Al–Si–Ti–Fe四元系700°C相平衡的研究

摘要

热浸镀铝是一种重要且有效的钢铁防护技术，钢铁制件热浸镀铝后，其抗腐蚀性能、抗高温氧化性能以及耐硫化物气体腐蚀性能都得到提高。然而，尽管目前国内热浸镀铝技术已经比较成熟，但仍存着镀铝层过厚、浸铝液的流动性以及表面附着能力不强等问题，影响了钢铁制件的表面镀层质量、生产效率和后期的加工成型。研究认为，向熔池中加入不同的合金元素(如Ti、S i等)可以改变渗铝层的组织和形成机理进而改善镀层质量。因此，本文试图通过研究Al-Si-Ti-Fe四元系和相关三元系的相关系来分析Ti对镀铝层组织及熔池体系的影响。
　　本文对Al-Si-Ti-Fe四元系和相关三元系相关系的研究主要集中于Al-Ti-Si三元系700℃等温截面以及Al-Si-Ti-Fe四元系700℃90 at.％Al和75 at.%Al截面的测定，使用的方法为平衡合金法，实验测定的仪器有扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪和能谱仪等。通过实验在Al-Si-Ti三元系700℃等温截面中共发现14个三相区：τ1+(Si)+L-Al，τ1+(Si)+TiSi2，τ1+τ2+L-Al，τ1+TiAl3+L-Al，τ1+τ2+TiSi，τ1+TiSi2+TiSi，TiAl3+τ2+TiSi，TiAl3+Ti5Si4+TiSi，TiAl3+Ti5Si3+TiSi，TiAl3+Ti5Si3+TiAl2，Ti5Si3+TiAl2+TiAl，Ti5Si3+Ti3Al+TiAl，Ti5Si3+Ti3Al+α-Ti和Ti5Si3+Ti3Si+α-Ti。通过制备平衡τ1和τ2合金，获得了τ1和τ2的X射线衍射图谱，τ1的成分范围为Al6.2-9.3Ti32.4-34.0Si57.5-60.9，τ2的成分范围为Al10.0-11.6Ti34.2-34.5Si53.9-55.6。在Al-Ti-Fe和Al-Si-Fe三元系富铝区700℃等温截面中分别发现1个三相区和4个三相区：L-Al+TiAl3+Fe4Al13，L-Al+τ5+Fe4Al13， L-Al+τ5+τ6，τ4+τ6+L-Al和(Si)+τ4+L-Al。在Al-Si-Ti-Fe四元系700℃等温四面体的90 at.%Al截面中，有L-Al+τ5+TiAl3+Fe4Al13和L-Al+τ5+τ6+TiAl3两个四相区存在。在Al-Si-Ti-Fe四元系700℃等温四面体的75 at.%Al等温截面中，包含(Si)+τ1+τ4+L-Al，τ1+τ4+τ6+L-Al，TiAl3+τ2+τ6+L-Al，TiAl3+τ5+τ6+L-Al，TiAl3+τ5+Fe4Al13+L-Al和τ1+τ2+τ6+L-Al六个四相区。在Al-Si-Ti-Fe四元系700℃等温四面体中，没有发现新的四元相。Ti几乎不溶解于τ6、τ5、Fe4Al13和L-Al相；Si在TiAl3、Fe4Al13和L-Al中的最大溶解度分别达到13.4、4和11.2 at.%；Fe几乎不溶解于τ1、τ2、TiAl3和L-Al相。

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主要符号说明表

第1章 绪论

1.1 热浸镀铝概述

1.2 合金元素在热浸镀铝中的作用

1.3 相图及其测试技术

1.4 Al-Si-Ti-Fe四元相图的研究现状

1.5 研究目的、意义及研究内容

第2章 实验原理及方法

2.1 实验原理

2.2 实验材料及主要实验设备

第3章 Al-Si-Ti-Fe四元系中700°C相关三元系

3.1 Al-Si-Ti三元系700°C等温截面的实验测定

3.2 Al-Ti-Fe和Al-Si-Fe三元系700°C等温截面的实验测定

3.3 本章小结

第4章 Al-Si-Ti-Fe四元系700°C相关系的实验研究

4.1 Al-Si-Ti-Fe四元系700℃90 at.%Al等温截面的实验测定和分析

4.2 Al-Si-Ti-Fe四元系700℃75 at.%Al等温截面的实验测定和分析

4.3 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

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