镀锌钢板合金化退火中表面相形成过程的研究及Fe-Zn-Pr三元系热力学优化

摘要

本文研究了镀锌钢板的合金化过程，同时结合热力学优化计算方法，开展了铁锌稀土体系热力学性质的研究： 1．利用热模拟机合金化处理了热镀锌烘烤硬化钢板，结合扫描电镜和X射线衍射仪分析了镀锌层的表面相组成。研究表明：镀锌板在450℃下退火开始时镀层为η相，20s后部分ζ相长至镀层表面，退火30s后表面主要为ζ相，随着退火时间的延长到300s镀层表面全部转变为δ相，合金化结束；500℃时合金化过程基本与450℃一致，但退火3s后表面就已出现少量的ζ相，而9s后表面由δ相和ζ相两相组成，退火20s后表面已完全为δ相；550℃下退火不会出现ζ相，3s后表面出现少量的δ相，到9s后镀层全部由δ相组成。结合相图计算方法，利用Fe-Zn热力学数据库，计算了镀层表面相分数与铁含量的关系，进一步分析了镀锌层表面合金相的演化规律。 2．利用相图计算(CALPHAD)方法，运用Thermo-Calc热力学软件包优化和计算了Zn-Pr和Fe-Pr两个二元系。其中液相与端际相采用替代溶液模型，所有化合物均为化学计量比相，计算所得相平衡和热力学数据均与实验数据吻合很好。并基于已获得的Zn-Pr和Fe-Pr的热力学数据，外推计算Fe-Zn-Pr三元系，计算了该三元系的等温截面和液相投影面。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1热浸镀锌工艺及研究背景

1.1.1热浸镀锌的作用及发展简介

1.1.2热浸镀锌工艺

1.2热浸镀锌中的几个热点问题

1.2.1镀层合金化组织演变研究

1.2.2稀土在热浸镀中的作用

1.3相图及其在材料设计中的应用

1.4相图计算(CALPHAD)原理与方法

1.4.1相图计算概述

1.4.2相图计算的原理-Gibbs法则

1.4.3相图计算的特点

1.5相图计算方法

1.5.1实验数据的评估

1.5.2热力学模型

1.6相图计算的发展趋势

1.7本文研究的内容及目的

第二章镀锌钢板合金化退火中表面合金相形成过程

2.1引言

2.2实验过程

2.2.1样品的制备

2.2.2样品的检测

2.3实验结果及分析

2.3.1镀层表面形貌分析

2.3.2镀层表面相组成鉴定

2.4讨论

2.5本章小结

第三章Zn-Pr二元系热力学优化

3.1引言

3.2实验数据评估

3.3热力学模型

3.3.1液相和端际固溶体相：

3.3.2化学计量比化合物：

3.4优化过程

3.5计算结果与讨论

3.6本章小结

第四章Fe-Zn-Pr三元系热力学优化

4.1引言

4.2实验数据评估

4.2.1 Fe-Pr二元系

4.2.2 Fe-Zn二元系

4.2.3 Fe-Zn-Pr三元系

4.3热力学模型

4.3.1液相和端际固溶体相：

4.3.2化学计量比化合物：

4.3.3 Fe-Zn-Pr三元系的热力学模型：

4.4计算结果与讨论

4.4.1 Fe-Pr二元系

4.4.2 Fe-Zn-Pr三元系

4.5本章小结

第五章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表论文