Ti、Mn对低合金高强钢热浸镀铝锌合金界面反应的影响研究

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在节约资源和绿色环保的大背景下,具有浸镀保护层的低合金高强钢以其高强度和轻量化等诸多优点,在建筑业的使用比例越来越大。但低合金高强钢中含有较多的Mn元素,热浸镀过程中与Al-Zn合金相互作用影响到镀层质量,使其在建筑业等领域的应用受到了一定的制约。本工作以此为出发点,以普碳钢热浸镀55％Al-Zn-1.6%Si合金工艺为基础,围绕镀液及基板中元素相互作用展开。
　　首先,通过对比不同镀液获得的界面反应层微观形貌、元素分布、相组成以及反应层生长动力学,研究了55%Al-Zn镀液中Ti对H420低合金高强钢界面反应的影响。结果显示,界面反微观形貌、元素分布及相组成基本一致。动力学结果显示,反应层的生长速率遵循抛物线规律,添加Ti后界面反应层厚度平均降低了3.25μm,Fe2Al5相厚度平均降低了1.83μm。
　　其次,通过对比不同基板获得的界面反应层微观形貌、元素分布、相组成以及反应层生长动力学,探索了H420低合金高强钢中Mn对界面反应的影响。结果表明,界面反应层中无新相生成,Mn主要以固溶的形式存在于合金层。H420基板侧出现了碳富集,且随反应时间碳富集整体呈现加剧趋势。通过镀层厚度测量对动力学的研究表明,反应层的生长速率遵循抛物线规律,H420+GL界面反应层厚度及Fe2Al5相层厚度都有所降低。Fe2Al5相层降幅比较大平均为2.72μm。采用第一性原理法计算Mn元素在Fe2Al5相中晶包结构、原子键能和电荷分布,结果显示,Fe2Al5结构中Mn在Al原子处的替代能比在Fe原子处的替代能低5.5eV,Fe2Al5添加Mn后Fe原子的净电荷减少了约0.006eV,Mn原子的净电荷大大增加。
　　最后,通过合金镀液中添加纯Ti且长时间高温平衡处理方法,探索了不同温度下Ti元素在55%A1-Zn-1.6%Si镀液中的最大固溶度,及Ti的添加量与镀液中实际含量关系。研究表明,Ti在55%A1-Zn-1.6%Si合金镀液中的固溶度很小,多余的Ti在镀液中以TiAl3中间合金的形式存在。650℃镀液中Ti的最大固溶度0.04wt%;600℃Ti的最大固溶度0.029wt%。

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作者
裴金榜;
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作者单位

内蒙古科技大学;

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授予单位内蒙古科技大学;
学科钢铁冶金
授予学位硕士
导师姓名王波,吴广新,张捷宇;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类表面合金化（渗镀）;
关键词
低合金高强钢; 钛元素; 锰元素; 热浸镀铝锌合金工艺; 界面反应;

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