鐵基多元合金耐熔鋅腐蝕機理的研究及應(yīng)用.pdf

1、熔融鋅液對金屬材料的腐蝕一直是熱鍍鋅行業(yè)中最難解決的問題，因而，目前熱鍍鋅工業(yè)中普遍采用陶瓷鋅鍋，以減少液態(tài)鋅對鋅鍋的腐蝕。但是由于陶瓷材料導(dǎo)熱性差，無法像鐵鍋那樣采用外加熱，故陶瓷鋅鍋多采用內(nèi)加熱方式。 目前內(nèi)加熱器的外套管還沒有找到理想的材料，既具有優(yōu)異的耐熔鋅腐蝕性能，又具有良好的高溫力學(xué)性能，因而內(nèi)加熱技術(shù)的應(yīng)用和推廣受到了很大的限制。本文從鐵基金屬材料出發(fā)，對耐熔鋅腐蝕合金的制備進行了研究。 本文通過對Fe-A

2、l-B合金的研究，發(fā)現(xiàn)其中的B和Al元素對材料的耐腐蝕性能和高溫力學(xué)性能都有很大的影響，通過對合金成份的優(yōu)化，確定了合金中B和Al元素的含量。Fe-Al-B三元合金具有較好的耐熔鋅腐蝕性能，F(xiàn)e-B共晶組織的存在，增加了鋅原子在合金中的擴散路徑，降低了鋅液對合金的腐蝕速度。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、透射電子顯微鏡對合金中鋅液中的腐蝕界面進行了觀察和分析，發(fā)現(xiàn)合金在液態(tài)鋅中的腐蝕為晶間腐蝕，鋅原子在合金中的擴散以晶界擴散為主，鋅液

3、主要與合金中的α相發(fā)生反應(yīng)生成Fe-Zn金屬間化合物，其熔點較低，很容易向高溫的液態(tài)鋅中溶解，致使網(wǎng)格狀的鐵硼共晶組織在鋅液的沖刷下折斷，并向鋅液中漂移。 文中對鋅鐵反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)過程進行了分析，結(jié)果表明，鋅液對鐵基合金的腐蝕是一個自發(fā)的過程，腐蝕速度受多種因素的影響。降低合金的自由能是提高合金耐腐蝕性能的關(guān)鍵因素。 向Fe-Al-B三元合金中加入C、Ti或V元素后，合金的組織得到了細(xì)化，并且在合金內(nèi)生成了大量的彌

4、散分布的TiC或VC顆粒，提高了合金的抗彎強度和高溫力學(xué)性能。繼續(xù)向合金中加入Mo、W元素后，在合金中生成了耐熔鋅腐蝕性能很好的高鉬高鎢相(MoW)2FeB2，該相分布于合金的晶界處，對鋅原子在合金中的擴散起到了阻礙作用，從而減緩了鋅液對合金的腐蝕速度。 對該鐵基多元合金制成的內(nèi)加熱器在熱鍍鋅車間進行工業(yè)化試驗，試驗結(jié)果表明，加熱器可以在鋅液中穩(wěn)定工作長達半年之久，該合金材料具有耐熔鋅腐蝕性能及良好的高溫力學(xué)性能，完全能夠滿足熱