含铌高强钢热镀锌体系相平衡及镀层组织研究

摘要

热浸镀锌技术大量应用于钢件的防腐,高强钢连续镀锌板由于其高的抗腐蚀性、成形性和可焊性被广泛应用于在汽车、家电和建筑等行业。然而,高强钢板的可镀性恶化、粉化和其它缺陷容易发生。要很好的弄清这些现象,找到改善高强钢连续镀锌质量方法,研究基板和锌锅化学成分组成的体系热力学性质与界面反应是很有必要。高强钢中一般都含有铌,此外还会添加硅、磷、钛、锰等固溶强化元素。这些元素的加入不仅影响着原板表面组织结构和晶界活性,而且影响到镀锌性能及合金化镀层的相结构。
　　本文运用相图技术、扩散偶技术及热浸镀锌等方法,利用光学显微镜、SEM、EDS、WDS系统地研究了铌对热浸镀锌组织的影响;对硅和磷的作用进行了相关的基础研究,并对Zn-Nb二元系及Zn-Al-P三元体系进行了热力学优化。
　　实验测试了与Zn-Al-Fe-Nb体系相关的Zn-Fe-Nb三元系450℃、600℃等温截面及Zn-Al-Nb和Al-Fe-Nb二个三元系的450℃等温截面,得到了这三个体系在热浸镀锌温度下的相平衡关系。在Zn-Fe-Nb三元系450℃和600℃等温截面的富锌部分,分别存在8个和7个三相平衡,两个温度下均发现了新的三元相T,铌在液锌以及4个Zn-Fe化合物中的溶解度都非常低,随着温度的提高,锌在ε中的溶解度有所提高;在Zn-Al-Nb三元系450℃等温截面的富锌部分存在5个三相平衡;Al-Fe-Nb三元系的450℃等温截面富铝部分包含有6个三相平衡区,铝在ε中的溶解度高达45.8at.％,铌在Fe-Al化合物中的溶解度极低。
　　Zn-Fe-Si三元系560℃等温截面富锌角共存在五个三相平衡,随着温度的升高,硅在δ相中的溶解度降低,在Γ相中的溶解度略有升高;铁在η-Zn相中的溶解度比在450℃时大,并随着硅在η-Zn相中溶解度的增加而下降。
　　通过研究Zn/Fe及Zn/Fe-Nb液固扩散偶中锌-铁金属间化合物的生长,明确了铌对金属间化合物生长规律的影响。钢基中的铌能有效降低扩散层的厚度,当铌含量大于0.1wt.%时,扩散层组织连续、均匀、致密。继续增加铌量,对扩散层组织及合金层总厚度影响不大。

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符号说明

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 热镀锌界面反应

1.3 高强钢合金化热镀锌镀层

1.4 合金化热镀锌镀层的粉化现象

1.5 当前解决粉化问题的主要方法

1.6 研究方法

1.7 本课题的研究目的、意义及研究内容

第2章 实验材料和实验方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 实验手段

2.4 主要实验设备

第3章 Zn-Fe-Nb三元系相关系的测定

3.1 前言

3.2 Zn-Nb和Fe-Nb二元系

3.3 Zn-Nb二元体系的热力学优化

3.4 Zn-Fe-Nb三元系

3.5 本章小结

第4章 Al-Fe-Nb、Zn-Al-Nb三元系相平衡研究

4.1 前言

4.2 Zn-Al、Al-Nb和Fe-Al二元系

4.3 Al-Fe-Nb三元系450 ℃等温截面

4.4 Zn-Al-Nb三元系450 ℃等温截面

4.5 本章小结

第5章 铌对锌-铁金属间化合物生长的影响研究

5.1 前言

5.2 钢基中的Nb对Zn-Fe金属间化合物生长的影响

5.3 本章小结

第6章 Zn-Fe-Si三元系560℃等温截面及Al-Zn-P三元系的热力学优化

6.1 前言

6.2 Zn-Fe-Si三元系560 ℃等温截面的测定

6.3 Al-Zn-P三元体系的热力学优化

6.4 本章小结

第7章 全文结论

参考文献

致谢

攻读博士学位期间主要的研究成果