Mn元素对热浸镀Al-10Si-2Fe合金镀层显微组织的影响

在高强钢热浸镀铝硅合金中,通常会有一定量Mn溶解到镀液中,对镀层凝固组织产生影响。本文研究了热浸镀用Al-10Si-2Fe合金中Mn元素对凝固组织及富铁相的影响规律。结果显示,随着Mn含量的增加,铝硅合金中富铁相形貌转变过程如下:针状→汉字状→星状→多边形。借助Pandat软件在热力学层面解释了Mn添加后铝硅合金中β-Al_9Fe_2Si_2相向α-Al_8(Fe,Mn)_2Si相转变的原因。此外,给出了添加Mn后的渣量计算结果,认为铝硅熔液中最佳Mn含量(质量分数)应为0.8%～1.0%。     

304不锈钢热浸镀Al-3%Si-0.5%RE工艺及镀层组织研究

采用Al-3%Si-0.5%RE浸镀液,通过改变热浸镀温度与时间、扩渗温度与时间,对304不锈钢进行热浸镀铝工艺研究。借助扫描电镜对镀层组织进行观察,采用EDS及XRD对镀层不同区域进行成分及相分析。结果表明:当浸镀温度740℃,浸镀15 min时,获得铝镀层平均厚度约为100μm;再经820℃扩渗4 h,获得较好的扩渗层,其平均厚度约为115μm。镀层经扩散退火后由表面铝层和扩渗层组成,表面铝层组织主要为Al和少量Al_2O_3相,扩散层组织主要为FeAl、FeAl_3和Fe_2Al_5相。     

硅含量对热浸镀Zn-20%Al镀层组织和耐蚀性的影响

将Q235钢置于不同硅含量的Zn-20%Al熔池中浸镀不同时间,并将浸镀样品置于中性盐雾腐蚀试验箱中腐蚀,利用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪观察镀层的组织结构和腐蚀产物,研究了硅含量对热浸镀Zn-20%Al镀层组织及耐腐蚀性的影响。结果表明:随着熔池中硅元素的增加,合金层中周期性层状组织逐渐消失;添加少量的硅就可以强烈抑制铁铝之间的反应,减薄镀层的厚度;当硅含量增加到0.8%时,中间合金层由Fe Al_3相向Fe-Al-Si三元化合物τ_4相转变;硅的加入可以使腐蚀环境下的镀层表面形成一层致密的化合物Al_(3.21)Si_(0.47),较大程度地隔绝腐蚀环境,提高镀层耐腐蚀性。     

热处理及Mn元素对汽车发动机用过共晶铝硅合金组织的影响

针对传统铸造法加工过共晶铝硅合金组织粗大,合金性能恶化的问题,研究了热处理和元素Mn对过共晶铝硅合金中粗大富铁相的细化作用。研究表明:过共晶铝硅合金Al-16Si-2Fe经T6热处理工艺后,共晶硅形貌从短针状变为粒状,粗大针状富铁相β-Al_5Fe Si形貌未发生变化,热处理无法达到细化富铁相的目的。元素Mn对共晶铝硅合金Al-16Si-2Fe中富铁相形貌改善明显,可使粗大富铁相β-Al_5Fe Si转化为细小颗粒状和枝晶状的Al_(15)(Fe Mn)_3Si_2相。当Mn含量为2wt%时,Al-16Si-2Fe合金中富铁相细化效果最佳。     

热浸Al对Al-Si/38CrMo复合界面固−液成型组织与力学性能的影响EI北大核心CSCD

以38CrMo合金钢和Al-Si-Cu-Mg高强铸造铝合金为原料进行固−液复层铸造。在720℃下进行了5~20 min不同时间热浸镀纯Al、Al-Si合金实验,制备出界面冶金结合良好的钢/铝复层材料。研究热浸镀时间、热浸镀成分对钢/铝界面显微组织和力学性能的影响。结果表明:热浸镀纯Al时,界面金属间化合物为Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3);热浸镀Al-Si合金时,界面金属间化合物为Fe_(2)Al_(5)和Al_(8)Fe_(2)Si。热浸镀纯Al、Al-Si合金界面显微硬度最高分别为535.2 HV和580.6 HV,剪切强度最大分别为28.4 MPa和39.4 MPa。热浸镀时间相同时,热浸镀纯Al形成的金属间化合物层厚度大于热浸镀Al-Si合金形成的金属间化合物层厚度,主要原因是Si元素的存在降低了Fe、Al原子的扩散系数,阻碍了Fe、Al原子之间的扩散,使金属间化合物层的生长受到抑制。     

浸镀温度对热镀Galfan钢丝镀层的影响

在不同浸镀温度下制备了钢丝热浸镀Galfan镀层,运用扫描电镜、x射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、电化学工作站研究了浸镀温度对钢丝还原法热镀Galfan(Zn-5%Al-RE合金)镀层厚度和组织的影响.结果表明,镀层界面层厚度随还原温度呈波浪形变化,在445℃处存在峰值;界面层主要由Fe_2Al_2FeAl_3组成,415-4359C镀层界面层中存在微量Al_20_3;极化曲线分析表明,界面层存在扫描电镜下无法观察到的分层.     

Q195钢双镀Galfan合金镀层组织及耐蚀性

为在结构钢件表面获得质量优良的高耐蚀性Galfan合金镀层,尝试在450℃先预镀纯锌再浸镀Galfan合金的双镀方法,并研究预镀时间和浸镀时间对镀层组织及耐蚀性的影响。结果表明,450℃预镀5 s以上的纯锌后再浸镀Galfan合金,镀层表面质量优良。镀层主要由Fe_2Al_5-Znx、FeAl_3-Znx和合金液的凝固组织组成,没有Fe-Zn化合物。随预镀时间增加,FeAl3-Znx+G(液相凝固组织)层变厚;随浸镀时间的增加,Fe_2Al_5-Znx层厚度逐渐增加,并逐渐形成FeAl_3-Znx层。FeAl3-Znx+G两相层在浸镀60 s以下均能稳定存在。通过电化学测试发现,双镀Galfan合金镀层耐蚀性明显优于纯锌镀层,但延长浸镀Galfan合金时间会降低镀层的耐蚀性。     

镀液合金元素对钢镀铝界面组织的影响

研究了钢铁热浸镀镀液中添加不同元素对合金层生长的影响,检测了镀层的形貌和结构并分析了合金层形成和生长的机理.结果表明,镀层由表面的浸铝层和内层的合金层构成;合金层由Fe2Al5和FeAl3等Fe-Al金属间化合物组成;Si的添加能有效抑制合金层的生长,Mn与Mg的作用不明显,Zn则加剧了合金层的生长;合金层的生长随时间近似遵循抛物线关系.     

不锈钢热浸镀铝中温度及合金元素对膜厚的影响

316L不锈钢是聚变堆包层候选结构材料,为解决其氚渗透率较大的缺点,在使用中必须采用防氚渗透涂层.目前看来,铝基涂层发展潜力最大.采用热浸镀铝法在不锈钢表面制备铁铝层,并分析了镀层的组织结构以及温度和合金元素对其厚度的影响.结果表明:热浸镀纯铝后,镀层由表面铝层和合金层组成,随浸铝温度的升高,外层铝层减薄,而内层合金层增厚明显,镀层总厚度并没有太大差异;加入合金元素硅对减薄镀层的作用明显.     

Si、Mg、RE对热浸镀锌铝基合金镀层组织与性能的影响研究进展

热浸镀技术是钢铁材料长效防腐的一种有效方法,因其可以显著提高钢铁材料的耐蚀性能、延长材料的使用寿命而被广泛应用。近年来,随着科技水平的不断提高,传统的热浸镀层已经无法满足市场多样化的需求,多元合金镀层的研究成为热浸镀领域的研究热点。随着研究的不断深入,人们发现在热浸镀过程中添加合金元素能够明显提高热浸镀层的综合性能,但是合金元素的加入是如何影响镀层组织结构及性能是值得探讨的问题。为此,详细介绍了硅、镁、稀土等合金元素的加入对热浸镀层的微观组织、耐蚀性能和耐蚀机理的影响。通过列举国内外的研究实例,进一步分析了合金元素的添加量对热浸镀层性能的影响规律。最后提出,继续研究各种合金元素及其添加量对热浸镀层组织性能的影响规律及机制,并深入探讨添加合金元素之后,合金镀层中金属间化合物层的形成和生长规律,开发性能优异的新型热浸镀层及相应的热浸镀工艺是未来热浸镀技术的主要研究方向。     

热浸镀铝镁硅合金的MAG焊丝制备工艺

采用热浸镀工艺在焊丝表面制备富铝镀层时,镀层的厚度控制是关键环节。本文研究了镀液成分对镀层厚度的影响,试验结果表明,铝镁硅成分的镀液能大幅降低合金过渡层厚度,使合金过渡层的分布形态变得更加平滑。焊丝缠绕试验结果表明,铝镁硅镀层与基体结合良好。电化学试验结果表明,铝镁硅镀层和铜镀层一样对焊丝基体起到阴极保护作用,且比铜镀层的保护效果更好。     

添加Ti和Al对热浸镀锌层组织结构的影响

制备了Ti、Al含量不同的热浸镀锌层,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察分析了镀层的组织结构.结果表明:Ti能有效抑制镀层中ζ相的生长,降低合金相层的厚度.60 s浸镀,添加0.04％ Ti时消除了镀层中ζ相分层现象;添加0.07％ Ti时在ζ/η相界生成细小颗粒状T相;240 s浸镀,在ζ/η界面及η相中生成了颗粒状T相,甚至形成连续分布的T相小岛.锌浴中同时添加Ti和Al对Fe-Zn合金相生长的抑制作用加剧,短时间浸镀时就促使含铝T相在η相中生成.     

热浸镀工艺对低碳钢铝锌硅镀层表面形貌及组织的影响

利用CAG-III热浸镀锌模拟试验机对低碳钢DX51D基板进行一组不同浸镀温度及时间下的热浸镀铝锌硅试验。通过显微镜、扫描电镜及能谱仪等对试样表面形貌及组织进行分析。结果表明:该Al-Zn-Si镀层表面形貌为典型六边形树枝状,枝干为富Al的固溶体相,填充于枝间的为富Zn固溶体相,Si元素则弥散分布在整个镀层表面上。浸镀温度为580℃、浸镀时间为10 s时,镀层表面质量最佳,镀层截面厚度较为均匀,为50μm左右。Al-Zn-Si镀层外层为Al-Zn合金凝固形成的结晶层,其中连续灰色相为富铝相,富铝相中分散分布的白色块状相为富锌相,内层为由Al、Zn、Fe、Si元素组成的四元合金相。     

不锈钢表面热镀铝试验研究

通过对铁素体不锈钢表面进行热浸镀铝及高温氧化扩散,研究浸镀温度、浸镀时间对镀层厚度的影响,采用金相显微镜、扫描电镜、能谱等研究手段,检测分析了镀层的厚度、显微形貌以及成分。结果表明,镀层中主要包含富铝层和铁铝合金层两部分,铝铁合金层的厚度随浸镀温度和浸镀时间的增加而增加。通过高温氧化扩散,富铝层消失,合金层厚度进一步增加,合金层中各元素的浓度梯度变缓,镀层表面的显微硬度提高。     

热浸镀Zn-Al-Si镀层的组织

试验研究了550℃,纯铁在30Al-Zn-1.1Si和40Al-Zn-1.1Si合金浴中热浸镀生成的合金层组织。比较了两种合金镀层在不同浸镀时间合金层生长的变化,发现在τ5C相破裂之前阶段,两种镀层的合金层生长缓慢;随着反应时间延长,熔池扩散的进行,τ5C相破裂,液相开始进入FeAl3相,FeAl3相与τ5C相生长加快,故本试验中对合金层生长起主要抑制作用的是τ5C相;由于富硅的τ1相在界面上富集,再加上Fe2Al5中固溶硅的作用,抑制了铝的扩散,使(Fe2Al5+τ1)相生长缓慢而且致密。通过比较还发现,浸镀相同时间时,随着铝含量降低,合金层的厚度会更薄,τ5C相的抑制作用更强,形成的渣更少。     

无铵助镀条件下热浸镀Zn-0.05%Al合金镀层的组织结构

采用无铵助镀工艺对基体进行预处理,分别在450℃的纯锌浴和Zn-0.05%Al合金浴中制备了镀层,借助SEM、EDS等分析对比了两种锌浴中镀层的形成和微观组织结构,探讨了无铵助镀条件下Zn-0.05%Al合金浴中Al对镀层形成过程及组织结构的影响。结果表明:无铵助镀条件下锌浴中添加0.05%Al可显著提高镀层的外观质量并使镀层厚度减薄;随着浸镀时间的延长,最终两种锌浴中制备的镀层均由ζ_1、ζ_2、δ和η相组成。0.05%Al的添加可以降低镀层中合金相层的厚度,在镀层形成的初始阶段抑制了ζ相的生成和长大,延迟了ζ相的分层;0~300 s浸镀时,两种锌浴中合金相层的生长速率主要受扩散速度控制,Zn-0.05%Al合金浴中浸镀时间≤30 s时,合金相层的生长速率受界面反应速度控制。     

温度对热浸铝及后续扩散中镀层的影响

采用热浸镀铝法在不锈钢表面制备铁铝镀层并分析了镀层的组织结构及其影响因素。结果表明：热浸镀纯铝后,镀层由表面铝层和合金层组成,层间结合紧密,镀层较厚。随浸铝温度的升高,外层铝层减薄,而内层合金层明显增厚,镀层总厚度并没有太大差异,在800℃时镀层质量最为优异。在热扩散实验时,900℃时形成的扩散层质量最佳,为韧性相FeAl固溶体和a-Fe（Al）固溶体,镀层中没有孔洞及裂纹生成,为理想的过渡层材料。     

Mn、Sr对铝硅合金中铁相的影响

研究了Mn、Sr元素对低铁(质量分数为0.5％)和高铁(质量分数为1％)铝硅合金中铁相的影响,分析了A1-Fe-Si相的成分及形态.结果表明:随着Mn元素含量的增加,铝硅合金中针状铁相逐渐减少,而鱼骨状铁相逐渐增多;Sr元素的添加并不能改变铝硅合金中的铁相形态,但能使合金内共晶Si相的形态由针状变成纤维状;复合添加Mn、Sr元素后,铝硅合金中α-AlFeSi相均匀分布于α-Al枝晶中,且尺寸比单独添加Mn的合金更为细小.     

22MnB5热成形钢奥氏体化时热镀Al-10%Si镀层组织的演化

利用SEM观察了22Mn B5钢在900℃不同奥氏体化时间下,热镀Al-10%Si(质量分数)镀层的微观组织变化情况,利用EDS和GD-OES分析了奥氏体化后热镀Al-10%Si镀层的元素分布。结果表明,22Mn B5钢奥氏体化前,热镀Al-10%Si镀层主要由纯Al、纯Si和二者共晶反应形成的金属间化合物Fe_2SiAl_7组成,在Fe_2SiAl_7和钢基体之间存在一层薄薄的由Fe2Al5和FeAl_3组成的化合物层。900℃奥氏体化后,热镀Al-10%Si镀层中的三元共晶相Al+Si+t6逐渐转变为三元Al-Fe-Si或二元Fe-Al金属间化合物。奥氏体化时间为2 min时,镀层由Fe_2SiAl_7、Fe_2Al_5和FeAl_2组成;奥氏体化时间为5 min时,镀层由FeAl_2、Fe_2SiAl_2和Fe_5SiAl_4组成;奥氏体化时间为8 min时,镀层由FeAl_2和Fe5Si Al4组成。由于Fe_2SiAl_2和镀层/钢基体界面扩散层中Al原子的扩散系数远大于Fe原子,导致从镀层向钢基体晶界及晶粒内扩散并与之反应所消耗Al原子的量远大于从钢基体扩散到镀层中的Fe原子量,从钢基体中流入到镀层中的空位数量远大于从镀层中流入到钢基体中的空位数量。原子的不平衡扩散及镀层/钢基体界面空位数量的富余使得扩散反应层与镀层的交界区域形成了Kirkendall空洞。22MnB5钢奥氏体化时,热镀Al-10%Si镀层表面形成一层稳定的Al_2O_3氧化膜,镀层的高温氧化现象非常有限,热镀Al-10%Si镀层可以作为22MnB5钢热成形时的保护层。但热镀Al-10%Si镀层扩散过程中产生的脆性金属间化合物因高温塑性不足而导致镀层中产生大量垂直于镀层/钢基体界面并贯穿整个镀层的微裂纹,从而影响镀层的防护性能。     

Microstructure of hot galvanized layer formed in Zn-AI-Si alloy bath

试验研究了550℃,纯铁在30Al-Zn-1-1si和40A1．Zn-1．1Si合金浴中热浸镀生成的合金层组织。比较了两种合金镀层在不同浸镀时间合金层生长的变化,发现在T5c相破裂之前阶段,两种镀层的合金层生长缓慢;随着反应时间延长,熔池扩散的进行,T5c相破裂,液相开始进入FeAl3相,FeAl3相与T5c相生长加快,故本试验中对合金层生长起主要抑制作用的是T5c相;由于富硅的T1相在界面上富集,再加上Fe2A15中固溶硅的作用,抑制了铝的扩散,使（Fe2A15＋T1）相生长缓慢而且致密。通过比较还发现,浸镀相同时间时,随着铝含量降低,合金层的厚度会更薄,T5c相的抑制作用更强,形成的渣更少。