Mg对Zn--11%Al合金镀层凝固组织及合金层生长的影响

将工业纯铁分别在510℃的Zn-11%Al、Zn-11%Al-1.5%Mg、Zn-11%Al-3%Mg和Zn-11%Al-4.5%Mg合金熔池中进行不同时间的热浸镀,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等仪器设备,研究Mg含量对Zn-11%Al合金镀层凝固组织和镀层中Fe-Al合金层生长的影响.结果表明：Zn-11%Al合金镀层凝固组织由富Al相和Zn/Al二元共晶组成;随着Zn-11%Al-x%Mg合金中Mg含量的增加,合金镀层的凝固组织中逐渐出现Zn/Al/MgZn2三元共晶、块状 MgZn2相和Al/MgZn2二元共晶.四种合金镀层中合金层主要由Fe2 Al5 Znx和FeAl3 Znx相组成,合金层的厚度随浸镀时间的增加而增加,Mg含量的增加使Fe-Al合金层生长速率指数和生长速率降低.在Zn-11%Al合金镀层中Fe-Al合金层形成的初期,可形成致密稳定的Fe-Al化合物层;热浸镀120 s后,扩散通道的移动使Fe-Al化合物层失稳破裂. Zn-11%Al-x%Mg合金中Mg元素可明显推迟液Zn进入镀层中Fe-Al合金层的时间,使Fe-Al合金层更加稳定和致密.     

热浸Zn-Al-Mg和Zn-Al-Mg-Si合金镀层的组织与耐腐蚀性

对比研究热浸镀Zn-0.5Al-1.5Mg、Zn-2Al-1.5Mg和Zn-2Al-1.5Mg-0.3Si合金镀层组织与耐腐蚀性。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪分析了合金镀层的组成相和显微组织,用全浸腐蚀试验和中性盐雾试验表征了合金镀层的耐腐蚀性能。结果表明:Zn-Al-Mg和Zn-Al-Mg-Si合金镀层主要由Zn相、Al相和Mg Zn2相组成;合金镀层主要含有Zn+Mg Zn2二元共晶组织和Zn+Al+Mg Zn2三元共晶组织;Al和Si有细化镀层晶粒作用,添加Si能提高Zn-Al-Mg-Si合金镀层的耐腐蚀性能。     

锌铝池中Si含量对渣相形成的影响

采用Thermo-Calc软件分别计算硅在不同温度Zn-50%Al-xFe-ySi (原子数分数)熔池液相中的溶解度及不同温度Zn-30%Al-2%Fe-xSi (质量分数)熔池中开始形成τ5渣相和FeAl3渣相消失时该熔池中硅含量,采用平衡合金法测定Zn-50%Al-xFe-ySi合金液相中硅的溶解度和不同硅含量的Zn-30%Al-2%Fe-xSi合金的相平衡关系.当温度分别为540、560、580、600和620℃时,硅在Zn-50%Al- xFe- ySi体系液相中的溶解度(原子数分数)计算值分别为0．82%、0．95%、1．11%、1．28%和1．47%,实验结果与计算结果吻合很好.当熔池温度分别为580、600和620℃时,在Zn-30%Al-2%Fe-xSi合金中刚开始出现τ5相时所对应硅质量分数的计算值分别为0．6%、0．72%和0．84%,发生FeAl3相消失对应的锌池中硅质量分数的计算值分别为1．12%、1．22%和1．34%,实验结果与计算预测结果基本一致.     

Al-2Ti变质处理对Zn-6Al-3Mg合金组织与力学性能的影响

采用扫描电镜、万能电子试验机和HVS-5Z/LCD维氏硬度计观察与测试变质处理Zn-6Al-3Mg合金的凝固组织与力学性能,研究Al-2Ti变质剂加入量和变质温度对合金组织和力学性能的影响。研究结果表明:当变质温度为500℃,Al-2Ti变质剂加入量为0.5%(质量分数)时,Zn-6Al-3Mg合金组织中初晶Al-fcc相呈细小颗粒状,其体积分数最小,初晶MgZn_2相消失,Zn/Al二元和Zn/Al/MgZn_2三元共晶体的体积分数最多;当变质剂加入量为0.5%,变质温度为500℃时,Zn-6Al-3Mg合金的抗拉强度和伸长率最高,合金的综合力学性能最好。     

热浸Zn-Ni-V合金镀层氧化行为的研究

研究了热浸镀纯Zn和Zn-0.05%Ni-0.05%V镀层在350℃的恒温氧化行为。采用SEM、OM、EDS、XRD等分析了镀层氧化前后的表面、截面形貌及相组成。结果表明,Zn-0.05%Ni-0.05%V镀层可以有效地抑制Fe-Zn反应和ζ相层的超厚生长。经氧化150h后,纯Zn和Zn-0.05%Ni-0.05%V表层由ZnO和FeZn8.87两相组成。各镀层氧化动力学曲线主要为抛物线类型。在氧化过程中,纯Zn镀层形成大量的孔洞,氧化增重速率快;而Zn-0.05%Ni-0.05%V镀层组织较致密,具有更优的抗氧化性能。     

Zn-Ni-Al合金热浸镀件组织和耐蚀性能的研究

为探索不同成分的Zn-Ni-Al合金热浸镀件组织和耐腐蚀性能关系,了解微量铝对不同镀层组织、厚度和耐腐蚀性的综合影响规律,设计了4组Zn-0.10%Ni-x Al(x=0,0.08,0.12,0.15 wt.%)熔池合金对Q235钢进行热镀锌,利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析等技术对4种镀件镀层微观组织和合金成分进行观察和分析,并通过精密型盐雾试验机对其腐蚀速率进行测定和比较。实验结果表明,当锌液成分中含有0.08~0.15 wt.%Al时,镀层表面光亮美观,生成由δ(Fe Zn9)过渡层和η(Zn)锌层组成的致密镀层组织。Al含量在0.00~0.08 wt.%时,过渡层厚度呈现快速增大规律,Al含量在0.08~0.12 wt.%时,过渡层厚度出现减小趋势,而Al含量在0.12~0.15 wt.%时,过渡层厚度缓慢上升,而η(Zn)锌层厚度则表现为与过渡层厚度相反的变化规律。过渡层厚度越大,镀件的腐蚀速率越小,厚而致密的δ(Fe Zn9)过渡层对钢材的防护更有效。     

Mg-Zn-Al系变形镁合金的显微组织和力学性能

制备了成分基于Mg-(3-5)Zn-(1-3)Al的5种ZA系镁合金,并研究了合金在铸态和热挤压态的显微组织和力学性能.在ZA系列的铸态镁合金中,将zn含量(质量分数)固定在3%,提高Al含量,则第2相由致密的共晶相ε(Mg51Zn20)变成呈典型的离异共晶形貌的T(Mg32(Al,Zn)49)相.在ZA31基础上增加Zn含量没有引起合金显微组织中组成相发生变化,但中间相ε的体积分数增加.在280 ℃温度下的热挤压过程中,合金发生了动态再结晶,组织显著细化,且铸态组织中出现的中间相大部分溶入α-Mg基体.ZA系合金铸锭热挤压后,合金的强度和塑性均得到大幅度改善,其中合金ZA51具有最好的强度和塑性的匹配.结果表明ZA系合金具有良好的热加工性能.     

镀层合金与碳钢基底的电偶腐蚀研究

【目的】为寻求钢基底最佳抑制电偶腐蚀的热浸镀层材料,研究2种镀层合金与碳钢组成的电偶是否发生危害极大的极性逆转现象。【方法】选择Zn-55%Al-1.6%Si合金和Zn-5%Al-0.2%RE合金,分别与碳钢组成耦合电极,测试其在天然海水及不同浓度Cl-介质中的电偶电流等。【结果】海水体系以及Cl-浓度为0.005%,0.01%,0.5%体系中,2种镀层合金与碳钢组成的电偶均未出现极性逆转现象。对于同一种镀层合金与碳钢组成电偶,其偶合电流在不同浓度的Cl-中电流值不同,随着Cl-浓度的增加,其偶合电流也增加。【结论】钢基底热浸镀Zn-55%Al-1.6%Si合金或Zn-5%Al-0.2%RE可以有效抑制电偶腐蚀。     

热浸Zn-Ni-V合金镀层的氧化行为

研究了热浸纯Zn和Zn-0.05%Ni-0.05%V镀层在350℃下的恒温氧化行为。采用SEM、OM、EDS、XRD等方法分析了镀层氧化前后的表面、截面形貌及相组成。结果表明:Zn-0.05%Ni-0.05%V镀层可以有效地抑制Fe-Zn反应和ζ相层的超厚生长;350℃下氧化150h后,纯Zn和Zn-0.05%Ni-0.05%V镀层由ZnO和FeZn8.87两相组成;各镀层氧化动力学曲线主要为抛物线类型;在氧化过程中,纯Zn镀层形成大量的孔洞,氧化增重速率快,而Zn-0.05%Ni-0.05%V镀层组织较致密,具有更优的抗氧化性能     

热浸Zn-Ti合金镀层的显微组织与耐蚀性能

为了抑制热镀锌过程中因含硅活性钢引起的镀层超厚生长,本文采用在纯锌浴中加Ti的方法,研究了0.09%Si钢在含低于0.1%Ti的几种锌浴中热浸镀获得的组织,并采用盐雾腐蚀,电化学极化以及X射线光电子能谱等方法,研究了Zn和Zn-Ti镀层的耐蚀性能。结果表明,随着锌浴中Ti含量的增加,Ti对ζ相生长的抑制作用增强,合金层厚度逐渐减薄,Ti能有效地抑制含硅活性钢镀层的超厚生长。当Ti含量大于0.05%时,镀层中出现Γ2粒子。Zn-Ti合金镀层在5%NaCl溶液中发生自发腐蚀的倾向小于Zn镀层,其极化电阻增大,腐蚀电流密度减小,耐蚀性能提高。Zn-Ti镀层表面形成的氧化膜由ZnO 和TiO2组成。锌钛合金镀层的耐腐蚀性能优于纯锌镀层是由于在镀层表面形成了更加稳定的TiO2膜。     

热海水中热浸镀用锌及锌铝合金的电化学性能

为了定量比较不同热浸镀层用金属(或合金)在热海水中对钢铁基体的阴极保护作用,参照国标GB/T 17848-1999的要求对几种典型的热浸镀用锌及锌铝合金测试了50℃条件下的恒电流性能,计算了电流效率,观察了腐蚀产物脱落情况及腐蚀均匀性,并据此评价了它们的电化学保护性能.结果表明:Zn的电化学性能最好,Zn-55Al-1.6Si合金的电化学性能最差,Zn-5Al-0.1RE,Zn-5Al-0.5Mg,Zn-6Al-3Mg,Zn-11Al-0.2Si-3Mg,Zn-25Al-0.2Si-0.2Mg和Zn-25Al-0.2Si-0.2RE合金介于二者之间.     

Mg-3Al-1Zn-(0~0.5)Sr镁合金铸态组织中的第二相研究

为系统研究微量Sr对铸态AZ31镁合金组织中第二相的影响,且为含Sr的Mg-Al-Zn系合金设计提供理论基础,通过X射线衍射分析(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电镜观察(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,对Sr含量为0~0.5(质量分数,%,下同)AZ31镁合金铸态组织中的第二相的类型及形成原因进行了分析。结果表明：铸态AZ31合金中除了Mg17Al12相以外,还存在少量的小块状Mg21(Zn,Al)17相。添加Sr含量为0.1的AZ31合金中存在Mg17Al12、Mg21(Zn,Al)17相以及少量Al4Sr相,添加Sr含量为0.3的合金组织中能观察到Al4Sr、Mg21(Zn,Al)17相以及少量Mg17Al12相,而在添加Sr含量为0.5的合金中仅能观察到Al4Sr和Mg21(Zn,Al)17相,Mg17Al12相的形成受到抑制。此外,层片状共晶Al4Sr相的数量在质量分数为0.3~0.5的区间随着Sr含量的增加显著增多。     

Mg-Zn-Al合金的组织稳定性与力学性能

采用金相分析、DSC分析和拉伸测试等手段研究了铝含量对Mg-6Zn合金显微组织、凝固特性和力学性能的影响.结果表明,Mg-6Zn-2Al合金晶粒相对细小,具有最佳的强度与塑性组合;Mg-6Zn-6Al合金中晶界处存在接近连续分布的粗大鱼骨状金属间化合物Mg17Al12相,导致合金抗拉强度和塑性下降.长时间退火试验表明,Mg-6Zn-2Al具有较高的组织稳定性.因此,Mg-6Zn-2Al合金是Mg-Zn-Al系合金的一个较佳成分组合.     

钢表面热浸镀AlZnSi合金镀层防腐蚀技术研究

创新性地采用了热浸镀二次助镀工艺,对常用型钢试样表面进行防腐蚀处理,如镀Zn,镀Al-Zn-Si合金,镀Zn-Re及镀Al-Zn-Si-Re合金.对热浸镀处理后的型钢试样进行拉伸试验,对其组织形貌进行观察,对其力学性能进行测试.另外,在实验室条件下进行模拟酸雨试验和盐雾试验,对各类镀层的耐腐蚀性能进行研究,并与工业镀Zn件的耐蚀性进行对比研究,进而对其使用寿命进行预测.结果表明：热浸镀工艺对型钢的力学性能无不利影响,两种镀层防腐蚀性能优秀,Al-Zn-Si合金镀层对钢材表面的防腐蚀性能卓越,而Al-Zn-Si-Re合金的防腐蚀性能更佳.     

热浸镀铝钢的合金层抗高温氧化机理

研究了热浸镀纯铝和铝－硅合金的钢板在５００￣１１００℃,５０ｈ氧化试验期间抗高温氧化行为,借助电子探针显微分析仪和Ｘ射线衍射仪研究了合金层的组织结构,结果表明,镀铝钢的氧化动力学曲线符合抛物线规律;纯铝镀层的抗高温氧化性优于铝－硅合金镀层;后者在高温氧化过程中形成Ｆｅ３Ｓｉ隔层相,降低了镀铝钢的抗高温氧化性。     

Y对高锌镁合金的拉伸蠕变行为的影响

采用扫描电镜,X射线衍射仪以及高温蠕变试验机等试验手段研究了Y含量对Mg-5.5Zn重力铸造镁合金抗蠕变性能和应力指数的影响.结果表明:随着Y含量的增加,Mg-5.5Zn合金中依次出现了Mg7Zn3,Mg3Zn6Y(I-相)和Mg3Zn3Y2(W-相)3种不同类型的强化相,而合金中第二相种类、体积分数发生变化,导致抗蠕变性不断提高.在同样的蠕变条件下,高熔点稀土相比低熔点Mg7Zn3相更能降低合金的稳态蠕变速率.Mg-5.5Zn-(0.7,1.5,3.5)Y(wt%)3种合金在175℃/50~60 MPa下的应力指数n分别为5.2,3.2和2.2,在200℃/50~60 MPa下应力指数n分别为11.0,3.8和2.9.Mg-5.5Zn-0.7Y合金在175℃/55 MPa和200℃/55 MPa条件下的蠕变机制分别为位错攀移和Power-Law方程失效.Mg-5.5Zn-(1.5,3.5)Y两种合金在175~200℃/50~60 MPa范围下的蠕变机制是位错粘滞运动.     

Mg-Zn-Al系合金组织和力学性能

通过调整Mg—Zn—Al系合金中Al和Zn的含量及比例,研究了其组织和力学性能变化规律．Mg—Zn—Al系合金组织由α-Mg基体和β相(Mg17Al12)、MgZn相、T相(Mg32(Al,Zn)49)组成．AZ51合金具有最高的常温抗拉强度,但屈服强度较低：AZ95和AZ55合金同时具有较好的常温抗拉强度和屈服强度．合金元素较少的合金高温强度低,合金元素多的合金强度高,AZ95合金具有良好的高温抗拉强度和屈服强度．常温和高温下,Mg—Al—Zn合金的塑性均随合金元素的增加而降低．     

添加稀土对55%Al-Zn镀层的影响

通过向55％Al—Zn镀液中添加微量稀土制备了55％成—Zn热浸镀层钢板，研究了稀土对55％Al—Zn镀层的组织结构和耐盐水腐蚀性能的影响．结果表明，在镀液中加入适量(ω＝0．2％)稀土可明显提高镀层质量、细化镀层组织和提高镀层耐蚀性能，但加入过量稀土不利于耐蚀性能的提高．     

Mg-8Zn-4Al-(0～1)Sr镁合金铸态组织中的第二相研究

通过扫描电镜观察(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)以及差热分析(DSC)等实验手段,系统地研究了添加微量Sr元素(质量分数0～1%)对铸态Mg-8Zn-4Al(ZA84)镁合金组织中的第二相种类的影响,并阐明了第二相形成与演变的内在机理。实验结果表明:未添加Sr元素的铸态Mg-8Zn-4Al合金组织由Q准晶相和少量Mg_(32)(Al, Zn)_(49)相组成。添加Sr元素后,合金铸态组织中均存在Al_4Sr和Mg_(32)(Al, Zn)_(49)相;其中Al_4Sr相随Sr含量增加而增加,Mg_(32)(Al, Zn)_(49)相随Sr含量增加而减少。在Mg_(32)(Al, Zn)_(49)相中Sr元素以未固溶和固溶两种形式存在,其中未固溶Sr元素的Mg_(32)(Al, Zn)_(49)相具有相对较高的Zn原子浓度和较低的Al原子浓度。相关结果将为第二相析出强化型Mg-8Zn-4Al合金的高强化与耐热化设计提供必要的理论支撑。     

Mg，Ca元素对可降解Zn合金组织性能影响

采用X射线衍射、扫描电子显微镜、光学显微镜、室温拉伸和浸泡失重法研究了挤压态纯Zn和Zn-0.2Mg-xCa(x=0,0.06,0.15,0.3)(质量分数)合金微观组织、力学性能和体外降解速率.结果表明:200℃挤压后,纯Zn晶粒尺寸达到100μm;Zn-0.2Mg-xCa合金中晶粒尺寸均维持在15~20μm之间,并存在第二相Mg₂Zn₁₁和CaZn₁₃.随着Ca含量增加,CaZn₁₃含量逐渐增加,且当Ca质量分数达到0.15%以上时CaZn₁₃尺寸达到15~50μm.纯Zn的屈服强度和延伸率分别为64MPa和14%,Zn-0.2Mg-xCa合金随着Ca含量增加屈服强度由180MPa提高到约200MPa,延伸率则逐渐由18%降低到6%.纯Zn和Zn-0.2Mg-xCa合金在SBF溶液中降解速率维持在0.05~0.15mm·a^-1,而且随Ca的添加降解速率略有降低.