Zn-Fe和Zn-Fe-Si固態(tài)擴(kuò)散偶及Zn-Fe-S三元系相圖的研究.pdf

1、熱浸鍍鋅是金屬防護(hù)的一種經(jīng)濟(jì)，有效的方法。鋼中含有的硅會(huì)導(dǎo)致圣德林效應(yīng)，嚴(yán)重影響鍍層質(zhì)量。對圣德林效應(yīng)機(jī)理的解釋和控制，全世界科研工作者都做了大量的研究，但目前仍然沒有得到澄清。 熱浸鍍鋅反應(yīng)劇烈，過程復(fù)雜，其反應(yīng)機(jī)理和生長動(dòng)力學(xué)很難控制和理解?；诖?，采用固態(tài)擴(kuò)散偶技術(shù)進(jìn)行這方面的研究就具有極大的價(jià)值。 本工作經(jīng)過大量的探索，最終選定夾具法制作擴(kuò)散偶。運(yùn)用此方法制作了Zn/Fe和Zn/Fe-Si固態(tài)擴(kuò)散偶，通過分析其3

2、80℃下的擴(kuò)散顯微組織，找出Zn-Fe合金層生長動(dòng)力學(xué)規(guī)律以及不同硅含量對Zn-Fe合金層生長情況和形貌的影響。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用夾具法制作擴(kuò)散偶能形成各自的反應(yīng)層。無論Zn/Fe還是Zn/Fe-Si擴(kuò)散偶，最先形成的是ζ相，擴(kuò)散層總厚度，ζ相和δ相厚度均隨保溫時(shí)間的延長而變厚。Г相是δ相和鋼基之間非常薄的一層平面相，在整個(gè)過程中沒有明顯變化。在Zn/Fe擴(kuò)散偶中，延長保溫時(shí)間，δ相生長速度顯著增加，ζ相，δ相和Г相都呈連續(xù)的層狀

3、。擴(kuò)散時(shí)間＜5小時(shí)，擴(kuò)散區(qū)域由三層組成：ζ相，δ相和Г相。擴(kuò)散達(dá)到五小時(shí)后，ζ變得非常薄，δ相幾乎占據(jù)整個(gè)擴(kuò)散層的厚度。在Zn/Fe-Si擴(kuò)散偶中，硅的加入極大的促進(jìn)ζ相的生長，使其厚度劇增，δ相的生長被抑制，剛開始只是少量的突出物，5小時(shí)后才呈連續(xù)的鋸齒狀。在短時(shí)(＜2小時(shí))擴(kuò)散，硅含量為0.1wt％左右時(shí)，擴(kuò)散層總厚度比Zn-Fe擴(kuò)散偶的大大增加，硅含量為0.3wt％左右時(shí)，二者厚度相差不大；在長時(shí)(≥2小時(shí))擴(kuò)散下，硅的加入極大的

4、增加擴(kuò)散層總厚度，比Zn/Fe擴(kuò)散層厚十多個(gè)微米。 熱鍍鋅中硫的存在會(huì)消耗合金中的主要強(qiáng)化元素，對鍍層造成弱化與脆化的雙重危害。選用高純度的原材料，在特制的模具上壓制了八個(gè)合金樣品，運(yùn)用掃描電鏡和能譜儀以及X射線衍射儀測定了Zn-Fe-S三元系450℃等溫截面。結(jié)果表明：在450℃，該截面中沒有三元相，所有的二元相都和ZnS相平衡，ZnS相在450℃穩(wěn)定存在并且有一個(gè)比較寬的成分區(qū)間，鋅在鐵的兩種硫化物中幾乎不固溶，硫在Zn-F