含硅低碳钢与液态锌镍合金的反应及微观行为的研究

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1、摘要摘要本文研究了含硅低碳钢与液态锌及锌镍合金的反应，铁锌和铁镍锌金属间化合物相层的形成过程及生长动力学规律，含硅低碳钢中的硅和锌浴中的镍对金属间化合物相层生长的影响：研究了各种锌渣相的成分、相结构及其形成机制；采用预镀镍的方法，研究了含硅低碳钢预镀镍后与液态锌的反应以及金属间化合物组织的形成和变化规律。对含硅低碳钢与液态锌及锌镍合金反应的研究表明，反应温度低于480℃时，含硅低碳钢的铁锌反应与硅含量的关系呈典型的圣德林效应，并主要由‘相(FeZnl3)所贡献。锌浴中加镍能有效抑制含0．04～0．18wt％Si的低碳钢中‘相的异常生长；反

2、应温度为480～500。C时，镍的作用逐渐消失。镍对‘相生长的抑制作用主要表现在；低镍条件下，‘粗晶的生长受到镍的高浓度区的阻挡，‘粗晶溶解扩散到液相的铁原子将与镍、锌原子形成铁镍锌三元金属间化合物‘相小晶体；高镍时，将在‘相前沿形成铁镍锌三元金属间化合物r2相粒子，更有效地阻挡‘相的生长。研究发现，在铁锌金属间化合物层的形成与生长过程中，‘相是领先相。固一液界面前沿铁原予的浓度差和‘与a相晶胞中某些晶面原子有较高的匹配度是促进‘晶核在n—Fe基体上优先形核与生长的主要因素。对铁镍锌三元锌渣的研究表明，随锌浴中镍含量的增加，锌渣中‘和r2

3、相中的镍含量亦相应增加，锌渣的相组成分别为n+‘、n+‘+r2和n+r2；锌渣中的‘、r2相粒子是在锌镍中间合金完全溶解后引起锌浴中镍浓度的改变而形成的新相；锌渣中的铁镍锌三元‘相通过锌浴中的镍原子进入已形成的铁锌二元‘相中，取代部分铁原子而形成；锌渣中112相的形成是通过锌浴中的‘、中间合金中的镍锌62、Y相粒子的溶解，在锌浴中达到适当的铁、镍浓度而令r：相的形核并长大。采用测定锌渣相形成前后锌浴成分点的方法，确定了可用于预测锌渣相组成变化的450"0铁镍锌三元相图富锌角的液相线。该温度下锌渣中出现r2相的锌浴临界成分为O．025wt％

4、Fe，0．062wt％Ni。锌渣中F2相的析出，增加了锌浴中镍的消耗，降低了镍的使用效率。华南理工大学工学博士学位论文研究了含硅低碳钢预镀镍后与液态锌的反应，结果表明，在预镀镍层未消耗完以前，反应主要在镍锌系中进行；预镀镍层消耗完后，将转向铁与镍锌系的反应，镍锌v’、Y、62相将转变为铁镍锌三元金属间化合物r2和6相；经更长时间反应后，在6相与锌浴间结晶出块状的‘相组织，但不能形成连续的‘相层。含硅低碳钢预镀镍后，金属间化合物相层生长受到了有效抑制，相层的生长不再呈现圣德林效应，相层的厚度主要受预镀镍层的厚度影响，基本上不受硅含量的影响。

5、预镀镍法具有与锌镍合金法完全不同的抑制机理。关键词：热浸镀锌，锌镍合金，铁镍锌金属间化合物，锌渣，预镀镍AbstractInthisthesis，thereactionbetweenlowcarbonsteelcontainingSiandliquidZnorZn．Nialloy,theformationandthegrowthkineticsofFe‘ZnandFe‘Ni—Znintermetalliccompoundsarestudied．Thecomposition，phasestructureandformationmechani

6、smofzincdrossarealsostudied．TheformationandgrowthkineticsoftheintermetalliccompoundsthroughreactionbetweenliquidZnandlowcarbonsteelcontainingSiwhichistreatedbyelectrolesspre—platingNiareanalyzed．TheresultsonthereactionbetweenlowcarbonsteelcontainingSiandliquidZnorZn-Niall

7、oyshowthattherelationbetweenFe—ZnreactionandSicontentinsteelbelow480。CabidesbySandelineffect，whichowestotheabnormalgrowthof‘(FeZnl3)．AddingNitoliquidZnbathcanrestraintheabnormalgrowthof‘layeronthelowcarbonsteelcontainingO．04-0．18wt％Si．However,NihaslittleinfluenceOilthegro

8、wthof‘layerbetween480-500*C．Nirestrainthegrowthof‘layermainlybytworeasons．First，thegrowthofcoars