锌铜钛合金的研究进展与应用

简述了锌资源概况、锌合金的研究历程和以锌代铜的可行性,主要介绍了锌基抗蠕变合金——锌铜钛合金的使用状况及优点,特别是锌铜钛板材的情况。综述了国内外锌铜钛合金的研究和应用进展,论述了铜、钛及各合金元素在锌基合金中的作用,并阐明成分优化、形变热处理对其组织演变和性能方面的影响,最后对锌铜钛合金的应用和前景进行了探讨和展望。     

锌铜钛合金及其产业前景分析

综述了锌钢钛合金的性质、用途和国外发展应用现状，重点从建筑应用的角度分析了锌钢钛合金在国内的应用前景，认为锌钢钛合金将率先在国内建筑领域打开应用市场，其产业前景令人乐观，并对合金产业作了讨论。     

新型电弧喷涂用Zn-Cu-Ti线材及其金属涂层性能研究

目的开发一种能够在服役期内免维护或少维护的钢结构电弧喷涂合金线材。方法通过二元相图以及探究试验确定新型Zn-Cu-Ti合金线材的最优配方,通过盐雾试验及电化学实验研究涂层的防腐性能。采用SEM观察金属涂层腐蚀前后的表面形貌,采用XRD谱图表征不同腐蚀状态下涂层表面的化学成分。结果 3.5%Na Cl腐蚀溶液浸泡10 d后,涂层表面钝化,腐蚀溶液对涂层的影响趋于平稳。盐雾试验进行1080 h后,腐蚀速率开始下降,2160 h时腐蚀速率降到最低,为0.044 g/(m2·h)。新型Zn-Cu-Ti涂层的腐蚀电位较负,短时间内能发生氧化反应形成钝化膜并保护基体。被腐蚀涂层的X射线衍射谱图显示,2θ为36.4o、39.1o、54.1o处均出现了Zn的氧化物,主要氧化物包括Zn(OH)2和Zn(OH)8Cl2·H2O,各元素峰强度随腐蚀时间的变长而逐渐减弱。结论以新型Zn-Cu-Ti合金线材为原料的金属涂层的耐腐蚀性能优异。     

Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊与激光焊接头组织与性能对比研究

通过金相显微镜、扫描电镜和显微硬度测试等分析手段,研究了Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊接头与激光焊接头的组织和性能。结果表明,Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊接头主要分为母材区、热机影响区、焊核区,其显微组织分别为纤维组织、拉伸弯曲变形组织、细小的晶粒;接头各区域硬度分布为:母材区>热机影响区>焊核区;接头的抗拉强度153.8 MPa,延伸率为6.7%,发生偏向脆断的准解理断裂。激光焊接头主要分为母材区、熔合区、焊缝区,焊缝区中心位置上下表面有凹坑,其内部有多条排列规则且形状近似抛物线的熔合线,并存在较明显的夹杂;接头各区域硬度分布为:母材区<熔合区<焊缝区;接头的抗拉强度为110.3 MPa,延伸率仅为4.7%,发生脆性断裂。     

微量元素Cr、Mg对Zn-Cu-Ti合金力学和蠕变性能的影响

采用熔铸、挤压的方法制备了添加Cr、Mg等微量元素的Zn-Cu-Ti系合金, 通过蠕变试验测定了合金的拉伸蠕变性能, 借助SEM、EDS等手段对合金蠕变前后显微组织进行了观察和分析。结果表明: 添加微量元素可降低Zn-Cu-Ti合金常温蠕变速率, 提高合金蠕变抗力。其中添加了Cr元素的Zn-Cu-Ti合金抗拉强度、蠕变性能都有一定的提高;添加了微量元素Mg的Zn-Cu-Ti合金抗拉强度有一定提高, 其蠕变抗力有大幅度提高。Zn-Cu-Ti系合金的常温蠕变机制为位错在晶内的滑移机制, 固溶强化和晶界处的第二相颗粒能提高合金的抗蠕变性能。     

热变形含镁Zn-Cu-Ti合金组织特征、力学性能和耐腐蚀性能

本文采用挤压加轧制的方法制备Zn-0.75Cu-0.15Ti-0.3Mg合金板材，并探讨其组织演变过程、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明：挤压变形后Zn-0.75Cu-0.15Ti-0.3Mg合金呈细小的等轴晶形貌，Zn基体中存在微米级TiZn3和MgCuZn颗粒相以及纳米级CuZn5颗粒相。轧制变形促使合金的晶粒发生长大，并且晶粒尺寸较为不均匀。随着轧制变形量的增大，基体形变诱导晶内更多MgCuZn颗粒相的析出。轧制变形后合金的强度和延伸率均呈降低趋势，抗拉强度从142.7MPa降低到不到110MPa，这主要归因于晶粒的长大和脆性第二相的增多。不过，轧制变形有助于合金耐腐蚀性能的提高，轧制态合金具有较低的腐蚀电流密度(25.47×10-5Amp/cm2)和较高的腐蚀产物层电阻(166.7Ω/cm2)。     

The influence of microstructure on surface phenomena: Rolled zinc

A series of rolled zinc (Zn) alloys, all with purity exceeding 99.7%, have been shown to have material losses due to corrosion spanning an order of magnitude during field exposure trials. In order to explain these large variations in corrosion performance, the influence of alloying additions and microstructure has been investigated. Corrosion rates were found to increase with increasing alloying additions of copper (Cu) and, depending upon its distribution, titanium (Ti). The influence of grain size was investigated using a series of heat-treated rolled zinc specimens. Binary Zn-Ti and Zn-Cu alloys were used to study the independent influences of Ti and Cu on zinc corrosion. An increased understanding of the influence of Cu:Ti ratios has been developed and an approach to optimise the corrosion resistance of rolled zinc materials has been proposed.     

挤压Zn-Cu-Ti合金的组织及其力学性能

采用Zn-Ti中间合金等制备了不同铜含量的锌合金,370℃/4h均匀化后在300℃对合金进行了热挤压加工。通过X射线衍射分析、扫描电镜分析和能谱分析以及力学性能测试,研究了合金的微观组织和力学性能之间的关系。结果表明,Zn-Cu-Ti合金主要由锌的固溶体η相,TiZn15相和CuZn4相组成,Ti元素的加入细化了合金的显微组织,提高了合金的力学性能;热挤压过程中,合金发生动态再结晶和局部再结晶晶粒长大现象,TiZn15相和CuZn4相被破碎后沿挤压方向分布于晶界处,有助于阻碍再结晶晶粒的长大;Cu含量在0.5%~3.0%范围内,随着含铜量的增加,Zn-Cu-Ti合金的强度和硬度增大,当Cu含量超过2.0%时伸长率有下降趋势;由于挤压过程中发生了动态再结晶在一定程度上抵消了加工引起的硬化,合金挤压态硬度较铸态硬度提高不大。