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Zn-Fe-Ti三元体系相关系的研究

易翡妮  
【摘要】:热浸镀锌是一种经济有效而广泛应用于钢铁材料防腐的工艺。但含硅钢的热浸镀锌由于圣德林效应导致镀层质量变差,一直是个工艺技术的难题。目前常用的方法是在锌池中加入合金元素,其中Ti是一种有效的元素。此外,随着汽车工业的发展,高强钢热浸镀锌发展迅速。但IF钢中的Ti对Fe-Zn反应影响的作用机理有待进一步研究。 相图信息对优化材料加工工艺,指导合金设计具有重要作用。Zn-Fe-Ti-Si和Zn-Fe-Ti-Al四元体系的相关系研究对于理解Ti对硅反应性控制的机理,理解IF钢热浸镀过程,设计相应的浸渡合金和工艺具有重要的作用。作为系统研究的基础,在工作中实验测定了Zn-Fe-Ti三元系的相关系。 本研究工作采用平衡合金法,辅以扩散偶法,利用扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)以及X-射线衍射(XRD)等分析手段,实验测定了Zn-Fe-Ti三元系600℃和750℃的等温截面。实验结果表明:在这两个等温截面中,都只发现了3个钛锌化合物,分别是TiZn_3、TiZn_和Ti_2Zn,并且都存在三元相T相。在600℃的等温截面中,T相与除α-Fe、Ti_2Zn、α-Ti和β-Ti以外的所有相都平衡。在富锌角实验发现了7个三相区:T+TiZn_3+η-Zn,T+TiZn+TiZn_3,T+δ+η-Zn,T+δ+Γ,T+TiZn+TiFe,T+TiFe_2+TiFe和T+TiFe_2+Γ。根据Vassilev等提出的Ti-Zn二元相图,TiZn_7的转变温度为609℃,但是实验中并未发现TiZn_7,故推断TiZn_7的转变温度低于600℃。T相的成分范围较小较窄,但其铁含量和钛含量,特别是铁含量都较450℃时高。Ti在η-Zn中的溶解度很小,几乎为零,而其在δ和Γ中有少量的溶解度。Fe在TiZn_3和TiZn_中有较大的溶解度,最大溶解度分别达到了3.8 at.%和8.2 at.%。Zn在TiFe和TiFe_2中有一定溶解度,且在TiFe_2中的溶解度较TiFe中的大。在750℃的等温截面的富锌角,实验发现了6个三相区:T+Ti Zn3+η-Zn,T+TiFe_2+η-Zn,T+TiZn_3+TiFe,TiZn+TiFe+TiZn_3,T+TiFe_2+TiFe和TiFe_2+Γ+α-Fe。Massalski的研究表明,TiZn_3的转变温度为650℃,在本工作中发现750℃时仍存在TiZn_3。Ti在η-Zn中的溶解度很小,几乎为零。Fe在TiZn_3中的溶解度很小,但在TiZn_中仍有较大的溶解度。Zn在α-Fe、TiFe和TiFe_2中都有较大溶解度,其在TiFe中的溶解度较在TiFe_2中的大。


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