Zn-Fe-Zr三元系富锌角的第一性原理计算及热力学评估

利用第一性原理计算方法,对Zr5Zn39、ZrZn22和ZrFe2Zn20进行了结构优化和总能计算,各化合物优化后的晶格常数与文献中的实验值相一致.计算得到Zr5Zn39、ZrZn22和ZrFe2Zn20在0K时的形成焓分别-16.41、-6.13、-12.68 kJ/mol-atom.基于第一性原理计算结果和已报道的实验结果,利用Pandat软件对Zn-Fe-Zr三元系富锌角相关系进行了热力学评估,获得了描述ZrFe2Zn20的热力学模型参数,计算结果与文献中的实验结果一致.     

熔体深过冷过共晶铝硅合金的凝固组织研究

本工作采用熔体急冷装置对过共晶铝硅熔体进行深过冷处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等手段,研究了硅含量和熔炼工艺对熔体深过冷过共晶铝硅合金凝固组织的影响。研究结果表明,合金在800℃熔炼,保温时间为30 min时,熔体深过冷处理可抑制Al-(14～18) Si合金熔体在凝固过程中初晶硅的析出。当Al-18Si合金在800℃熔炼,保温时间超过30 min时,深过冷Al-18Si合金熔体在室温金属模型中凝固时可完全抑制初晶硅的析出,获得无初晶硅的凝固组织。     

表面预氧化温度对球墨铸铁热浸镀锌层组织的影响

为提高球墨铸铁件热浸镀锌层质量,利用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）等手段研究了预氧化处理对球墨铸铁表面氧化物形成、表面硅含量及热浸镀锌层组织的影响。结果表明：预氧化处理球墨铸铁表面生成了选择性SiO₂氧化物层,预氧化后球墨铸铁表面硅含量明显增加,碱洗酸洗后球墨铸铁表面硅含量减少,在800℃预氧化5 h后,球墨铸铁表面硅含量下降到1.86%（质量分数）。采用表面预氧化的方法可使球墨铸铁热浸镀锌合金层厚度明显减少,在800℃预氧化5 h后,球墨铸铁热浸镀锌层中合金层组织最为致密且其厚度最小,仅为20.1μm。合金层厚度随预氧化温度的变化规律与碱洗酸洗后球墨铸铁表面硅含量随预氧化温度的变化规律基本一致。     

连续镀锌锌池状态

利用光谱技术(Galva LIBS仪器)采集连续镀锌锌池内的温度和成分,结合热力学分析,研究了锌池内温度、有效铝含量、溶解铁含量和锌渣的变化规律。结果表明:当锌池添加锌铝锭时,温度波动幅度在-4~2℃之间,锌池有效铝和溶解铁含量均是先降低后升高;未添加锌铝锭时温度波动幅度在-2~1℃之间。温度每波动1℃,锌池有效铝含量波动0.00035%,与热力学计算所得结果 0.00012%存在差异,锌池补锌铝锭和锌池液面氧化层等因素对锌池内有效铝的消耗不可忽视。锌池温度降低,溶解铁含量减少,渣铁和渣铝含量升高,锌渣含量增加,溶解铁波动对渣铁和渣铝的影响呈现出滞后现象。     

Al-5Ti-B对过共晶Al-18Si合金的变质效果

采用Al-5Ti-B变质剂对过共晶Al-18Si合金进行反向变质处理,用光学显微镜观察合金的组织与形貌,研究变质剂加入量、变质温度和冷却速度对初晶硅的尺寸、形态和面积分数以及共晶组织的影响。研究表明:当Al-5Ti-B加入量(质量分数)为0.3%时,变质处理后Al-18Si合金中的初晶硅和共晶硅尺寸明显减小,初晶硅的面积分数减小;与其相比,变质剂加入量增加到0.6%时,初晶硅尺寸变化不明显,但共晶硅进一步细化;随冷却速率降低,变质处理后Al-18Si合金中初晶硅相的数量减少,但Si颗粒尺寸明显增大,并且共晶硅细化;与Al-18Si合金在720℃变质相比,该合金在780℃变质处理时,初晶硅的尺寸增大,但初晶硅的面积分数显著减小;合金在850℃变质处理后初晶硅的尺寸、面积分数都比720℃变质处理后明显减小;随变质温度升高,Al-Si合金中的共晶硅明显细化。     

机械能助Al-Zn-Cr共渗工艺及渗层组织

采用机械能助渗技术,在600℃温度下对20钢进行Al-Zn-Cr共渗试验。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等仪器,分析合金元素铬对渗层组织共渗速率的影响,分析助渗时间对渗层组织的影响,测定铬在渗层中的分布,以及铬含量对渗层厚度的影响。结果表明:在机械能助Al-Zn-Cr共渗的研究中,铬含量的增加促进了渗层厚度的增加,而铬在渗层中分布相对均匀,无富集现象。在相同助渗时间下,铬含量的增加,促进了共渗速率的提高,促使渗层组织由单一的铁铝渗层组织转变为铁铝、铁锌多层渗层组织。在同一渗剂配比条件下,助渗时间的延长,促进Fe-Zn相形成,Fe-Al相减少。在助渗条件为600℃、3 h、5%Cr时,渗层为α-Fe(富锌)、Fe_3Zn_(10)、FeZn_7、FeAl等相组成的多层组织,而且相对致密;渗层兼顾抗氧化性和阴极保护作用。     

低氧压预氧化对Fe-3Al-6Cr合金表面显微组织和耐蚀性影响

在950℃,10~(-23)、10~(-16)和0.2 atm. 3种氧压下对Fe-3Al-6Cr合金进行了预氧化试验,时间为10 min～1200 min。并在5%Na Cl气氛中做了耐蚀性测试。结果表明:Fe-3Al-6Cr合金在950℃、10~(-23)atm.氧压下氧化得到的是(Al,Cr)_2O_3外氧化膜,在0.2 atm.氧压下获得的是Fe_2O_3与(Al,Cr)_2O_3的混合氧化层,研究结果完全符合Factsage软件的计算结果。在10~(-16)atm.氧压下,氧化10 min的外氧化物为Fe O,合金内层存在内氧化物Fe(Al,Cr)_2O_4与Fe Al化合物。随氧化时间的延长,外层氧化物变为Fe O+Fe(Al,Cr)_2O_4,内氧化物为Fe(Al,Cr)_2O_4+Al_2O_3。Factsage计算出了稳定后的表面氧化物种类,但没有计算出内氧化Al_2O_3。在盐雾腐蚀测试中,Fe-3Al-6Cr合金在950℃、10~(-23)atm.氧压中氧化30～60 min制备的(Al,Cr)_2O_3氧化膜具有最好的耐蚀性。     

Al-3P变质Al-18Si合金的显微组织与力学性能

用Al-3P作为变质剂对Al-18Si合金进行变质处理,利用光学显微镜、Image Pro Plus 6.0软件、扫描电镜和万能电子试验机等研究变质剂加入量w(Al-3P)(0~1.0%)和变质温度(750~850℃)对合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明,变质处理后,初晶硅的尺寸减小,面积分数增大。当变质温度为800℃时,随w(Al-3P)增加,初晶硅的尺寸先减小后增大,初晶硅的面积分数先增大后减小,w(Al-3P)为0.6%时初晶硅尺寸最小,平均尺寸为14μm,w(Al-3P)为0.8%时初晶硅面积分数达到最大值14.4%。当w(Al-3P)为0.8%时,随变质温度升高,Al-18Si合金中的初晶硅面积分数减小,初晶硅尺寸先减小后增大,变质温度为800℃时初晶硅尺寸最小,约为15μm。与未变质的Al-18Si合金相比,在800℃加入0.8%Al-3P变质处理后,合金的抗拉强度和伸长率分别提高17.6%和109%,拉伸断口呈现明显的韧性断裂特征。     

34CrMo4无缝钢管内折缺陷的成因分析

针对国内某型号34CrMo4无缝钢管生产过程中出现的钢管内折缺陷,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS),对缺陷微观形貌和微区成分进行了系统观察和分析,探讨了34CrMo4无缝钢管内折缺陷的形成原因。研究发现钢管内表面内折缺陷区域有大量层次明显的裂纹,并且在内折缺陷区域、生产线热加工后管坯和模拟生产线热处理后的管坯中均发现了Cu元素富集现象。在生产线管坯穿孔咬入过程中,高含Cu夹杂物被轧碎挤压至晶界处,并沿晶界渗入,破坏晶界的连续性。由于穿孔产生的轴向拉应力以及高含Cu夹杂物的出现,使管坯沿轴向变形过程中出现基体不连续现象,管坯在不断延伸过程中出现微裂纹,无缝钢管内壁在随后的连轧和定径过程中形成内折缺陷。     

球磨钢件表面残留锈蚀度及其对热浸镀锌漏镀的影响

目的 探究球磨前处理对钢件表面残留锈蚀度及其对热浸镀锌漏镀的影响,以期开发一种环境友好型的热浸镀锌工艺。方法 采用自主设计的高温双筒球磨机,对热浸镀锌钢件进行前处理。采用光学与电子显微镜分析球磨参数对钢件表面残留锈蚀度的影响。对球磨后的钢件进行热浸镀锌,采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)以及高温悬滴式接触角测定仪研究钢件表面残留锈蚀产物及其对热浸镀锌漏镀的影响。结果 随着磨球粒径的增大,钢件表面残留锈蚀度a先减小后增加,磨球粒径为5 mm时达到最小值;随着滚筒转速和球磨时间的增加,钢件表面残留锈蚀度不断减少;当磨球粒径为5 mm、滚筒转速为140 r/min和球磨时间为40 min时,钢件表面残留锈蚀度a可减少到0。随着钢件表面残留锈蚀度的减小,锌液滴与基体间的接触角减小。当残留锈蚀度达到0时,接触角q =84°,锌液在基体表面均匀铺展,可避免漏镀的发生。结论 球磨除锈可以代替酸洗除锈,以减少热浸镀锌工艺对环境的污染。