热浸Zn-Al合金镀层的研究进展

综述了近年来国内外对热浸Zn-Al合金镀层的研究,包括含Al量不同时镀层的组织与性能特点以及添加元素RE,Mg,Si的作用.介绍了Zn-5Al-RE、Zn-5Al-Mg、Zn-55%Al-1.6Si镀层和Zn-23%Al-Si镀层的组织结构、性能和防腐蚀机理及其应用场合以及Zn-Al合金镀层应用于批量热镀锌的研究与进展.     

Fe和Ce 含量对Galfan合金力学性能及耐蚀性的影响

将真空熔炼的Zn-Fe-Ce中间合金加入到Zn-Al熔池中,制备Zn-5Al-0.1Ce-xFe和Zn-5Al-yCe-0.1Fe合金,分析了Fe和Ce含量对合金显微组织及力学性能的影响,并使用电化学工作站测试了合金的电化学性能。结果表明,在Zn-5Al-0.1Ce合金中Fe含量大于0.02%后会形成颗粒状的FeAl3Znx相。随着Fe含量的增加,FeAl3Znx相和先共晶的η-Zn相增加,Zn-Al共晶组织由层片状向点状转变。添加0.1%以下的Fe可提高Galfan合金的抗拉强度。但随着Fe含量的增加,合金的抗拉强度略有降低,Zn-5Al-0.1Ce-0.02Fe合金的综合力学性能最好。添加0.04%以下的Fe会提升合金耐蚀性。此外,随着Ce含量的增加,Zn-5Al-yCe-0.1Fe合金的抗拉强度有所降低,耐蚀性变化不明显。因此,在生产中需要根据镀层性能要求,严格控制合金液中的Fe和Ce含量。     

时效Mg-8.14Zn-1.44Y-0.5Zr合金高温摩擦磨损性能研究

镁合金在航空航天、汽车及通讯领域有着广泛的应用, 为进一步改善镁合金的耐磨性,在不同温度下对Mg-8.14Zn-1.44Y-0.5Zr合金进行了时效处理,并测试了铸态和时效态合金的硬度及高温条件下摩擦磨损行为.采用扫描电子显微镜对不同载荷及环境温度条件下合金的摩擦磨损表面进行观察,并分析了其磨损机制.结果表明：在240 ℃时,随着时效时间的增加,合金的硬度值呈现先增加而后降低的趋势,当时效温度为240 ℃,时间为12 h时,Mg-8.14Zn-1.44Y-0.5Zr合金具有最高的硬度值; 铸态合金的磨损体积损失明显高于时效态合金,两种合金的磨损体积损失均随载荷和环境温度增加而增大,且时效态合金发生严重磨损时对应的转变温度滞后于铸态合金; 环境温度低于250 ℃时,合金的磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损,环境温度为300 ℃时,磨损机制变为剥层磨损和黏着磨损.时效处理可显著提高Mg-8.14Zn-1.44Y-0.5Zr合金的硬度及耐磨性.     

热浸Zn-Al-X合金镀层及工艺研究进展

论述了合金元素Mg、Bi、Sn、RE等对Zn-Al合金镀层组织性能的影响,介绍了Zn-Al-RE、Zn-Al-Mg、Zn-Al-Si、Zn-Al-Mg-Si和Zn-Al-Sn-Bi等合金镀层的组织结构、性能特点、应用场合和工艺发展,指出了热浸Zn-Al基合金镀层技术目前存在的问题和研究方向。     

热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层的研究与应用

热浸镀Zn-Al-Mg合金材料在汽车工业的应用越来越重要,未来将会有大量的应用。总结了Zn-Al镀层中添加Mg后镀层组织形貌和性能的变化情况;介绍了Zn-Al-Mg合金镀层耐蚀机理的研究情况和在汽车工业中的应用前景。     

机械合金化方法制备AlxCoCrCu0.5FeNi高熵合金组织结构和性能研究

采用机械合金化和真空热压烧结方法制备了Al_xCoCrCu_(0.5)FeNi高熵合金,研究Al含量对合金系的晶体结构、显微组织、硬度、压缩性能以及摩擦磨损行为的影响。球磨60h和真空热压烧结后的晶体结构均为FCC和BCC双相结构,但相对含量发生变化。Al含量的增加使合金塑性降低,硬度和强度增大,低Al含量的Al_0、Al_(0.5)合金塑性好,强度低,压缩量高达30%和25.6%;高Al含量的Al_(1.0)、Al_(1.5)合金塑性较差,强度高,压缩强度达到1855MPa和2083 MPa,原子半径大的Al含量增加造成严重的晶格畸变,使固溶强化效应增加是合金硬度和强度升高的主要原因。随着Al含量的增加,合金的断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变。合金的耐磨性与硬度呈正相关关系,Al_0、Al_(0.5)、Al_(1.0)的磨损机制为黏着磨损与磨粒磨损,Al_(1.5)合金则为磨粒磨损。     

Al元素对Al_xFeCrCoCuV高熵合金组织及摩擦性能的影响EI北大核心CSCD

采用非自耗电弧熔炼炉制备了Al_xFeCrCoCuV(x=0,0.5,1.0)多组元高熵合金。用XRD,SEM,EDS和DSC技术探究了合金的微观组织,并测试了其硬度及耐磨性能。研究表明:随着Al的加入,Al_(0.5)FeCrCoCuV合金和Al_(1.0)FeCrCoCuV合金由FeCrCoCuV合金单一的BCC相变为由枝晶BCC和晶间FCC共同组成的双相组织;Al_(1.0)FeCrCoCuV合金的硬度大于Al_(0.5)FeCrCoCuV合金。合金的摩擦磨损测试主要以黏着磨损为主,合金的耐磨性能与硬度成正比。3种合金的摩擦因数都是随着时间的增加而减小,主要原因是随着摩擦时间的增加,合金表面生成了一层氧化物提高了合金的耐磨性能。     

AZ91镁合金表面热浸镀Zn．4％Al-1％Sb合金层的状况及Al，Sb的作用

与其他表面处理方法相比,AZ91镁舍金表面热浸镀Zn-4％Al—1％Sb合金层工艺简单、费用低,且又能提高其耐蚀性。采用扫描电镜观察和能谱分析研究了AZ91镁合金表面热浸镀Zn-4％A1-1％Sb合金镀层。结果表明：AZ91镁合金预热温度为200℃,Zn．4％A1．1％Sb合金液温度为420℃,浸镀时间为6s时,能获得较光滑的镀层;且在AZ91镁合金和Zn-4％Al-1％sb合金中含有Mg,Zn,Sb,Al元素,其主要为Mg2Zn3,Mg3Sb2,Mg17Al12化合物,冶金结合效果良好,镀层的耐腐蚀性能明显提高;Sb元素的加入能在-定程度上减缓锌合金液与基体的反应。     

Zn-Al-Ni热浸镀液中Ni含量对镀层形貌、硬度及耐磨性的影响

为了提高热浸镀锌层表面的光洁度、硬度和耐磨性,在Zn-0.01%Al镀液中添加少量Ni,制备了Zn-0.01%Al-(0.02～0.12)%Ni镀层。利用金相显微镜、维氏硬度计和摩擦磨损试验机对镀层的表面形貌和性能进行了表征。结果表明,随Ni含量增加,Zn-0.01%Al-xNi镀层的晶粒先减小后增大,硬度先增大后减小;当Ni含量为0.05%时镀层的晶粒最小,硬度最大,摩擦系数最小,耐磨时间较长;Ni含量为0.12%的镀层的耐磨时间虽然最长,但摩擦系数较大。     

Si含量对热浸镀Zn-15% Al层组织的影响

为了解合金浴中Si含量对低Al含量的热浸镀Zn-Al层组织的影响,将Q235钢浸入不同Si含量的Zn-15%Al合金浴中浸镀不同时间,制备了热浸镀Zn-15%Al层。利用扫描电镜、能谱仪等观察镀层形貌结构、分析镀层成分,研究了Si含量对镀层组织的影响。结果表明:Zn-15%Al合金镀层分为Fe-Al界面反应所形成的金属间化合物层和由富Al枝晶和枝晶富Zn相组成的自由层;少量的Si就能强烈地抑制Fe-Al反应,使化合物层减薄,并使自由层晶粒细化;随Si含量的增加,化合物层由Fe2Al5相和FeAl3相向Fe-Al-Si三元化合物4相转变;化合物层厚度随Si含量的增加总体呈减薄趋势,但略有波动;合金浴中含Si时,化合物层主要受扩散控制,其厚度呈抛物线生长规律。     

锰对扩散退火后热浸镀Al-Mn镀层抗磨粒磨损性能的影响

采用SEM,EDS,XRD等方法分析经扩散退火后Al-Mn镀层的组织结构、元素成分及表面形貌.采用动载磨粒磨损试验机研究Al-Mn镀层的抗磨粒磨损性能,并探讨其磨损机理.结果表明:纯铝镀层主要是由Fe4 Al13相和FeAl相组成,铝锰合金镀层表面主要是由MnAl6,Mn3Al10,Fe4Al13相组成;Mn含量接近共晶点的Al-2％(质量分数,下同)Mn试样抗磨粒磨损性能最好;纯Al、Al-2％Mn镀层的磨粒磨损是微观断裂(剥落)机理占主导地位,Al-9％Mn,Al-13％Mn镀层的磨料磨损主要是多次塑变(微观犁皱)引起的.     

Sb对Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金组织性能的影响

在熔炼过程中以单质形式加入Sb,研究了0~1.8%(质量分数,下同)范围内不同含量的Sb对Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sb能与Mg基体优先生成Mg3Sb2相,加入1.0%的Sb对Mg2Si相的汉字状结构变质作用显著,Mg2Si中的Si能与Sn发生取代反应,生成富Sn的Mg2(Si,Sn)。随着Sb的增加,铸态合金和挤压态合金的延伸率逐渐减小,而抗拉强度呈现先增加后降低的趋势,塑性和强度的最佳配合点约为1.0%,Sb含量的增加有利于改善Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金的耐热性能。     

Sb对Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金组织性能的影响

在熔炼过程中以单质形式加入Sb,研究了0~1.8%(质量分数,下同)范围内不同含量的Sb对Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sb能与Mg基体优先生成Mg3Sb2相,加入1.0%的Sb对Mg2Si相的汉字状结构变质作用显著,Mg2Si中的Si能与Sn发生取代反应,生成富Sn的Mg2(Si,Sn)。随着Sb的增加,铸态合金和挤压态合金的延伸率逐渐减小,而抗拉强度呈现先增加后降低的趋势,塑性和强度的最佳配合点约为1.0%,Sb含量的增加有利于改善Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金的耐热性能。     

钢件双镀ZAM合金镀层的组织及耐蚀性

为在钢件上获得高耐蚀性的Zn-6Al-3Mg(ZAM)合金镀层,利用双镀方法,将Q235钢经过常规批量镀锌方法预处理后,先在450℃纯锌浴中预镀3~30 s,然后于并排放置的450℃的Zn-6Al-3Mg合金浴中浸镀5~120 s,利用扫描电镜-能谱仪和电化学分析研究了预镀时间和浸镀时间对双镀ZAM合金镀层组织及耐蚀性的影响。结果表明,双镀ZAM合金可获得表面质量优良的合金镀层,其组织由Fe_2Al_5-Zn_x层、FeAl_3-Zn_x+Z(液相凝固组织)层及合金凝固层组成。在ZAM合金浴中浸镀10 s后,预镀锌形成的Fe-Zn化合物层就已被完全侵蚀,转变成FeAl_3-Zn_x+Z层,它能在镀层中稳定存在,其厚度随预镀锌时间的延长而增加。同时,在钢基体与镀层界面上会形成很薄的Fe_2Al_5-Zn_x层。Fe2Al5-Zn x和FeAl_3-Zn_x+Z层的厚度均不随浸镀时间的延长而增加。此外,电化学分析证实,双镀ZAM合金镀层耐蚀性明显优于纯锌镀层。通过双镀法获得的这种具有FeAl_3-Zn_x+Z层的高耐蚀的ZAM合金镀层将为钢件新镀层开发奠定基础。     

Al-Zn-Mg合金的相图计算及电子结构与力学性能的第一性原理计算

通过热力学计算得到了Al-Zn-Mg合金室温平衡相图,计算结果表明,Al-xZn-yMg(x=5.0％ ～6.5％;y=1.5％ ～3.0％,均为质量分数)合金室温下稳定存在的第二相为MgZn2、Al2Mg3Zn3、Mg32(Al,Zn)49.采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算研究了三种相的生成焓和结合能.计算结果表明,MgZn2具有较弱的合金化能力及相结构稳定性.根据合金中第二相的含量,筛选出每种第二相含量最多的三个合金成分为Al-6.0Zn-2.9Mg、Al-6.5Zn-1.7Mg和Al-6.5Zn-2.5Mg,构建了Al37 Zn1 Mg2、Al49 Zn2 Mg1和Al34 Zn1 Mg1三个固溶体超胞,计算研究了三者的弹性常数、能带结构和电子态密度等本征特性.计算结果表明:Al49 Zn2 Mg1的强度和塑性最好;Al37 Zn1 Mg2的抗剪切能力和刚度最好;Al49 Zn2 Mg1呈韧性,而Al34 Zn1 Mg1和Al37 Zn1 Mg2均呈脆性.能带结构和电子态密度计算结果表明三者均具有金属键,存在金属导电性,Al37 Zn1 Mg2的共价性强于Al49 Zn2 Mg1和Al34 Zn1 Mg1,Al37 Zn1 Mg2结构最稳定.     

热浸镀新型高耐蚀锌合金镀层的成分设计及试验研究

为了开发出低成本高耐蚀性合金镀层,通过对新型合金镀层成分进行正交试验设计,在冷轧钢板、热轧钢板及角钢表面通过热浸镀制备不同成分的锌合金镀层,对镀层的锌液流动性、锌灰质量、可镀性、耐蚀性进行了试验研究。结果表明:添加Mg、Ni、Al和V的合金镀层耐蚀性普遍优于传统镀锌和镀Zn-Ni-V合金镀层,Mg对于耐蚀性的影响最显著,Al和Mg元素对合金镀层可镀性的影响最大,在试验含量范围内Ni和V含量对合金镀层可镀性的影响不显著,新型高耐蚀性锌合金镀层成分中各元素的优化水平组合为Mg含量0.3%~0.5%,Al含量≤0.02%,Ni含量0.06%、V含量0.04%。     

微量Sc和Zr对Al-Zn-Mg合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-6.2Zn-2.0Mg-0.25Sc-0.12Zr和Al-6.2Zn-2.0Mg合金,测试不同处理态的拉伸力学性能,利用金相显微镜和透射电子显微镜研究其不同处理态的显微组织。结果表明：添加微量Sc和Zr可明显细化合金的铸态晶粒,并显著提高 Al-Zn-Mg合金的力学性能,其作用机理主要为Al3（Sc,Zr）造成的细晶强化、亚结构强化和弥散强化。     

硅含量对热浸镀Zn-40%Al合金层凝固组织及耐蚀性的影响

为了改善Zn-40%Al合金热浸镀层的性能,在Zn-40%Al合金中加入了Si,研究了不同硅含量对Zn-40%Al合金镀层凝固组织及耐蚀性的影响。结果表明:当硅含量在0.5%～1.5%时,随着硅的增加,镀层凝固组织中的铝硅共晶组织不断增多,富铝相晶粒不断被细化,富铝枝晶相排列越来越规则,镀层的耐蚀性不断增强;当硅达到2.0%时,镀层会出现漏镀缺陷;硅的加入能在镀层表面形成具有优良腐蚀性的Al3.21Si0.47,有利于镀层耐蚀性的提高。     

微量Sc和Zr对Al—Az—Mg合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-6.2Zn-2.0Mg-0.25Zr和Al-6.2Zn-2.0Mg合金,测试不同处理态的拉伸力学性能。利用金相显微镜和透射电子显微镜研究其不同处理态的显微组织,结果表明：添加微量Sc和Zr可明显细化合金的铸态晶粒,并显著提高Al-Zn-Mg合金的力学性能,其作用机理主要为Al3(Sc,Zr)造成的细晶强化,亚结构强化和弥散强化。     

纳米Al_2O_3添加剂含量对Cu-Sn合金镀层微结构及性能的影响

当下,焦磷酸盐体系Cu-Sn合金电镀存在许多问题,将纳米Al2O3粉末加入镀液中,可解决镀层的一些结构和性能问题。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、电化学测量技术,研究了纳米Al2O3添加剂对Cu-Sn合金电镀层微结构及性能的影响。结果表明:在直流电镀过程中,纳米Al2O3能够进入Cu-Sn合金镀层,镀层微结构、性能与其含量有着较大的关系;随着纳米Al2O3含量的增加,Cu-Sn合金镀层更加致密、均匀,其硬度、耐蚀性与耐磨性不断提高;当Al2O3纳米浓度达到8 g/L时,Cu-Sn合金镀层的显微硬度、耐蚀性能、耐磨性能及与基体的结合强度处于最佳状态。