鐵基多元合金耐熔鋅腐蝕機(jī)理的研究及應(yīng)用.pdf_第1頁(yè)
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1、熔融鋅液對(duì)金屬材料的腐蝕一直是熱鍍鋅行業(yè)中最難解決的問(wèn)題,因而,目前熱鍍鋅工業(yè)中普遍采用陶瓷鋅鍋,以減少液態(tài)鋅對(duì)鋅鍋的腐蝕。但是由于陶瓷材料導(dǎo)熱性差,無(wú)法像鐵鍋那樣采用外加熱,故陶瓷鋅鍋多采用內(nèi)加熱方式。 目前內(nèi)加熱器的外套管還沒(méi)有找到理想的材料,既具有優(yōu)異的耐熔鋅腐蝕性能,又具有良好的高溫力學(xué)性能,因而內(nèi)加熱技術(shù)的應(yīng)用和推廣受到了很大的限制。本文從鐵基金屬材料出發(fā),對(duì)耐熔鋅腐蝕合金的制備進(jìn)行了研究。 本文通過(guò)對(duì)Fe-A

2、l-B合金的研究,發(fā)現(xiàn)其中的B和Al元素對(duì)材料的耐腐蝕性能和高溫力學(xué)性能都有很大的影響,通過(guò)對(duì)合金成份的優(yōu)化,確定了合金中B和Al元素的含量。Fe-Al-B三元合金具有較好的耐熔鋅腐蝕性能,F(xiàn)e-B共晶組織的存在,增加了鋅原子在合金中的擴(kuò)散路徑,降低了鋅液對(duì)合金的腐蝕速度。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、透射電子顯微鏡對(duì)合金中鋅液中的腐蝕界面進(jìn)行了觀察和分析,發(fā)現(xiàn)合金在液態(tài)鋅中的腐蝕為晶間腐蝕,鋅原子在合金中的擴(kuò)散以晶界擴(kuò)散為主,鋅液

3、主要與合金中的α相發(fā)生反應(yīng)生成Fe-Zn金屬間化合物,其熔點(diǎn)較低,很容易向高溫的液態(tài)鋅中溶解,致使網(wǎng)格狀的鐵硼共晶組織在鋅液的沖刷下折斷,并向鋅液中漂移。 文中對(duì)鋅鐵反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,鋅液對(duì)鐵基合金的腐蝕是一個(gè)自發(fā)的過(guò)程,腐蝕速度受多種因素的影響。降低合金的自由能是提高合金耐腐蝕性能的關(guān)鍵因素。 向Fe-Al-B三元合金中加入C、Ti或V元素后,合金的組織得到了細(xì)化,并且在合金內(nèi)生成了大量的彌

4、散分布的TiC或VC顆粒,提高了合金的抗彎強(qiáng)度和高溫力學(xué)性能。繼續(xù)向合金中加入Mo、W元素后,在合金中生成了耐熔鋅腐蝕性能很好的高鉬高鎢相(MoW)2FeB2,該相分布于合金的晶界處,對(duì)鋅原子在合金中的擴(kuò)散起到了阻礙作用,從而減緩了鋅液對(duì)合金的腐蝕速度。 對(duì)該鐵基多元合金制成的內(nèi)加熱器在熱鍍鋅車間進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,加熱器可以在鋅液中穩(wěn)定工作長(zhǎng)達(dá)半年之久,該合金材料具有耐熔鋅腐蝕性能及良好的高溫力學(xué)性能,完全能夠滿足熱

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