Zn-Al-Fe-Si四元系相關(guān)系研究及其在熱浸鍍鋅鋅渣分析中的應用.pdf

1、熱浸鍍鋅鋁是鋼鐵防腐蝕的主要手段之一。由于具有優(yōu)良的綜合性能，Galvalume合金鍍層在近幾年發(fā)展迅速。但是在熱浸鍍 Galvalume合金時，仍存在一些問題，比如產(chǎn)品生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量受到Galvalume鍍層過厚以及熔池中鋅渣過多等問題的影響。常用的解決方法就是向熔池中加入能夠改變鍍層中金屬間化合物的種類及形成順序或鋅渣的種類及分布的合金元素（M=Si、Ti、Mg、Re等），這與Zn-Al-Fe-M（M=Si、Ti、Mg、Re等）

2、四元系相平衡的研究密切相關(guān)。本文從Zn-Al-Fe-Si四元系的相平衡研究立足，為分析Si對鋅渣種類和分布以及鍍層組織的影響提供理論依據(jù)。
　　綜合運用掃描電鏡/能譜儀和 X射線衍射儀等手段，在本工作中采用平衡合金法測定了Zn-50at.％Al-Fe-Si四元系在600℃等溫截面下的相關(guān)系。實驗結(jié)果表明在600℃及50 at.％Al的等溫等成分截面下存在6個四相平衡區(qū)：Liq.+τ2+τ4+Si，Liq.+τ2+τ5+FeAl3，

3、Liq.+τ1+τ10+Fe2Al5，Liq.+τ3+τ10+Fe2Al5，Liq.+τ2+τ3+Fe2Al5，Liq.+τ4+Si+α-Al，根據(jù)相律和實驗數(shù)據(jù)推測出5個四相平衡區(qū)：Liq.+τ1+FeAl+Fe2Al5，τ1+τ3+τ10+Fe2Al5，τ2+τ3+τ4+Fe2A5，τ2+τ4+FeAl3+Fe2Al5，Liq.+τ2+FeAl3+Fe2Al5。鋅在6個Al-Fe-Si三元化合物τ1，τ2，τ3，τ4，τ5，τ10中

4、的最大溶解度分別為0.73at.％，1.94 at.％，1.22 at.％，0.88 at.％，1.71 at.％和0.41 at.％，鋅在FeAl3，F(xiàn)e2Al5，F(xiàn)eAl中的最大溶解度分別為3.70 at.％，12.80 at.％和1.23 at.％。該體系未發(fā)現(xiàn)四元新相的存在。
　　通過平衡合金法結(jié)合掃描電鏡/能譜儀和 X射線衍射儀等手段分析得到Zn-Al-Fe-Si體系50 at.％Al成分截面富鋅角540℃、560℃、5

5、80℃、600℃和620℃的相關(guān)系及Zn-Al-Fe-Si體系30 wt.％Al成分截面富鋅角580℃、600℃和620℃的相關(guān)系。結(jié)合熱力學數(shù)據(jù)計算得到Liq.+FeAl3+τ5三相區(qū)成分三角形在五個溫度下位于液相的成分點，液相中的硅含量分別為0.82 at.％、0.93 at.％、1.11 at.％、1.28 at.％和1.47 at.％。這與實驗中出現(xiàn)FeAl3+τ5+Liq.三相平衡的樣品中硅在液相中的溶解度分別為0.83 at

6、.％、0.97 at.％、1.14 at.％、1.33 at.％、1.51 at.％是基本吻合。在鐵含量為2.0wt.％的Zn-30wt.％Al熔池中，580℃、600℃和620℃溫度下出現(xiàn)τ5和Liq.相兩相平衡時硅的含量分別為1.12wt.％、1.22wt.％和1.34wt.％，在鐵含量為0.2wt.％的Zn-30wt.％Al熔池中，580℃、600℃和620℃溫度下出現(xiàn)τ5和 Liq.相兩相平衡時硅的含量分別為0.72wt.％、0

7、.83wt.％和0.96wt.％。實驗結(jié)果表明鐵在鋅鋁熔池中的平衡溶解度和亞穩(wěn)溶解度之間存在著很大的差異。
　　本論文將Zn-Al-Fe-Si四元系相關(guān)系應用于熱浸鍍鋅中鋅渣的分析，采用掃描電鏡/能譜儀和 X射線衍射儀等手段分別對480~620℃范圍內(nèi)的 Zn-22.3％Al、530~620℃范圍內(nèi)的 Zn-30％Al和620℃下的Zn-55％Al(Al含量均為質(zhì)量分數(shù))鍍鋅鋁池中鋅渣的相組成及其形成規(guī)律進行系統(tǒng)分析與研究。結(jié)果表

8、明，Zn-22.3％Al鋅鋁池在480℃和500℃下形成由τ5和τ6相組成的面渣，在520℃時僅形成面渣τ5相；Zn-30％Al鋅鋁池在530℃和550℃下也生成由τ5和τ6相組成的面渣，但570℃下面渣僅為τ5相。Zn-22.3％Al鋅鋁池由于密度較高，在620℃時僅生成面渣τ2+FeAl3；Zn-30％Al鋅鋁池在620℃時除了生成面渣τ5+FeAl3外，中間層還生成τ5和τ6相鋅渣；Zn-55％Al鋅鋁池在620℃下除了形成底渣τ