Ti、Mn對低合金高強鋼熱浸鍍鋁鋅合金界面反應(yīng)的影響研究.pdf

1、在節(jié)約資源和綠色環(huán)保的大背景下,具有浸鍍保護層的低合金高強鋼以其高強度和輕量化等諸多優(yōu)點,在建筑業(yè)的使用比例越來越大。但低合金高強鋼中含有較多的Mn元素,熱浸鍍過程中與Al-Zn合金相互作用影響到鍍層質(zhì)量,使其在建筑業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用受到了一定的制約。本工作以此為出發(fā)點,以普碳鋼熱浸鍍55％Al-Zn-1.6%Si合金工藝為基礎(chǔ),圍繞鍍液及基板中元素相互作用展開。
　　首先,通過對比不同鍍液獲得的界面反應(yīng)層微觀形貌、元素分布、相組成以

2、及反應(yīng)層生長動力學,研究了55%Al-Zn鍍液中Ti對H420低合金高強鋼界面反應(yīng)的影響。結(jié)果顯示,界面反微觀形貌、元素分布及相組成基本一致。動力學結(jié)果顯示,反應(yīng)層的生長速率遵循拋物線規(guī)律,添加Ti后界面反應(yīng)層厚度平均降低了3.25μm,Fe2Al5相厚度平均降低了1.83μm。
　　其次,通過對比不同基板獲得的界面反應(yīng)層微觀形貌、元素分布、相組成以及反應(yīng)層生長動力學,探索了H420低合金高強鋼中Mn對界面反應(yīng)的影響。結(jié)果表明,界

3、面反應(yīng)層中無新相生成,Mn主要以固溶的形式存在于合金層。H420基板側(cè)出現(xiàn)了碳富集,且隨反應(yīng)時間碳富集整體呈現(xiàn)加劇趨勢。通過鍍層厚度測量對動力學的研究表明,反應(yīng)層的生長速率遵循拋物線規(guī)律,H420+GL界面反應(yīng)層厚度及Fe2Al5相層厚度都有所降低。Fe2Al5相層降幅比較大平均為2.72μm。采用第一性原理法計算Mn元素在Fe2Al5相中晶包結(jié)構(gòu)、原子鍵能和電荷分布,結(jié)果顯示,Fe2Al5結(jié)構(gòu)中Mn在Al原子處的替代能比在Fe原子處的

4、替代能低5.5eV,Fe2Al5添加Mn后Fe原子的凈電荷減少了約0.006eV,Mn原子的凈電荷大大增加。
　　最后,通過合金鍍液中添加純Ti且長時間高溫平衡處理方法,探索了不同溫度下Ti元素在55%A1-Zn-1.6%Si鍍液中的最大固溶度,及Ti的添加量與鍍液中實際含量關(guān)系。研究表明,Ti在55%A1-Zn-1.6%Si合金鍍液中的固溶度很小,多余的Ti在鍍液中以TiAl3中間合金的形式存在。650℃鍍液中Ti的最大固溶度0