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热浸镀Zn-6％Al-3％Mg镀层合金层生长研究

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.011

将Q235钢分别在Zn-6％(质量分数,下同)Al和Zn-6％Al-3％Mg合金锌浴中浸镀不同的时间,使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)对样品合金镀层显微进行观察,分析镀层层合金层的相组成及生长过程,研究Mg对合金层生长的作用.通过研究发现,在Zn-6％Al和Zn-6％Al-3％Mg合金镀层中合金界面层组成主要是Fe-Al-Zn化合物,Fe-Al-Zn合金界面层阻碍了脆性Fe-Zn层的形成.Mg加入Zn-6％ Al锌池中后促进了界面反应,缩短了合金层出现所需时间,并使合金层的生长更加致密均匀,稳定合金层使其不被液相侵蚀破坏而溶解.Mg的加入阻碍了扩散通道随着时间延长逐渐向两扩散组元成分点连线移动的趋势,减少了锌液进入合金层,稳定了合金层.Zn-6％Al-3％Mg镀层合金层随着时间延长而增厚,合金层的生长呈抛物线规律,主要受扩散反应控制.

关键词: 热浸镀 , Zn-Al-Mg , 合金层 , 扩散通道 , 动力学

Al-Cu-Mg-Ti合金固液混合近液相线铸造及凝固组织

李静 , 宋沅峰 , 王建华 , 苏旭平 , 涂浩 , 刘亚 , 吴长军

材料热处理学报

通过向Al-Cu-Mg合金液中加入经过预处理的快速凝固Al-7％ Ti粉进行固液混合近液相线铸造,制备了不同Ti含量的Al-Cu-Mg-Ti合金.采用扫描电镜分析了合金的铸态晶粒组织和Al3Ti相的形态、尺寸与分布,研究了Al-7％Ti粉预处理工艺对Al-Cu-Mg-Ti合金铸态显微组织的影响,提出了优化的Al-7％Ti合金粉预处理工艺和加入量.结果表明,固液混合近液相线铸造Al-Cu-Mg-Ti合金的晶粒组织明显细化；合金中的Al3Ti相颗粒基本保持在2～ 10μm,与Al-7％ Ti粉中的Al3Ti相颗粒尺寸相当,且弥散均匀分布在铸态组织中.当钛含量超过1.5％时,即当Al-7％ Ti合金粉的加入量超过21.4％时,对合金晶粒组织的细化作用降低,且粗大的针状Al3Ti相明显增多.

关键词: Al-Cu-Mg-Ti合金 , 显微组织 , 预处理工艺 , 固液混合近液相线铸造 , Al3Ti相颗粒

Zn-Ni-Ti热浸镀层组织及其耐蚀性

吴长军 , 范赛林 , 苏旭平 , 袁冲 , 王建华 , 涂浩

材料热处理学报

将Q235钢在450℃的Zn-Ni-Ti合金中热浸镀0.5～5 min,研究了锌池中添加0.03％～0.06％ Ni和0.02％～0.04％ Ti对含硅结构钢热浸镀锌层组织的影响.并通过电化学方法测试了Zn-Ni-Ti合金及其镀层在10％ NaCl溶液中的耐蚀性.研究发现,锌池中同时添加0.03％～0.05％ Ni和0.02％～0.03％ Ti可有效抑制Q235钢热浸镀锌时的硅反应性,合金层厚度明显减薄,其生长主要受扩散控制.而且不会形成大量的三元化合物渣滓.实验证实,添加微量Ni和Ti后,提高了锌合金及其镀层的耐蚀性.但当添加0.05％ Ni +0.04％Ti时,镀层表面质量下降,还会形成较多的溶解了约1.0％ Ni的Zn-Fe-Ti三元化合物.

关键词: 热浸镀锌 , 硅反应性 , 合金元素 , 耐蚀性

Zr，Co，Ni，V微合金化对含硅结构钢热浸镀锌性能的影响

吴长军 , 苏旭平 , 王建华 , 王鑫铭 , 涂浩

材料热处理学报

研究了在锌池中依次添加0．1％Zr、0．1％Co、0．1％Ni、0．1％V微合金化元素对含硅结构钢热浸镀锌性能的影响，并结合扩散通道理论解释了合金元素及其协同作用对硅反应性抑制的机理。研究表明，锌池中添加O．1％zr或0．1％Co＋0．1％zr时，会在（层外侧形成少量不连续的Zn-Fe-zr或Zn．Co-zr三元化合物，但其只减薄了Sandelin钢镀锌时的镀层厚度，而对抑制高硅钢的硅反应性基本没有贡献。继续添加0．1％Ni后，Ni会在纯锌层与‘层的界面上富集，可抑制Q235钢的硅反应性，但不能抑制Q345钢中的硅反应性。直到锌池中添加了0．1％Zr．0．1％Co-0．1％Ni-0．1％V后，才能很好的抑制Q345钢中的硅反应性。此时，在自由锌层与￡层的界面上形成了明显的Zn-Fe-Ni-V化合物。通过扩散通道模型可以很好地解释这些实验现象。

关键词: 热浸镀锌 , 硅反应性 , 镀锌层 , 合金元素

新型形变热处理2618铝合金的显微组织与力学性能研究

伍波 , 赵满秀 , 刘婷婷 , 苏旭平 , 吴长军 , 王建华

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.005

对2618铝合金进行了(1)固溶处理+峰值时效处理(T6),(2)固溶处理+ ECAP+峰值时效处理,(3)固溶处理+ ECAP+短时再结晶+峰值时效处理;采用光学显微镜对2618合金的晶粒组织进行了观察与分析;采用拉伸试验机对2618合金峰值时效处理后的力学性能进行了测试.研究结果表明,采用固溶处理+ ECAP+短时再结晶+峰值时效处理能明显细化2618耐热铝合金的晶粒组织,有效提高该合金的综合力学性能;该新型形变热处理工艺是一种行之有效的2618铝合金强韧化方法.

关键词: 2618铝合金 , 形变热处理 , 短时再结晶 , 品粒组织 , 力学性能

TiCu/Zn界面反应周期层片结构形成的热力学和动力学研究

吴长军 , 朱晨露 , 苏旭平 , 刘亚 , 彭浩平 , 王建华

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2013.00771

研究了TiCu/Zn扩散偶在390和450℃退火后的扩散层组织,发现其扩散区域中形成了3类周期层片对,且γ+TiZn3层片对的厚度随温度升高而减小,但与退火时间无关.在TiCu/Zn扩散体系中,反应扩散主要受Zn原子向TiCu基体端扩散控制,Zn原子扩散至TiCu基体界面附近优先形成TiZn3,而Ti原子穿过γ层和Cu原子穿过TiZn3层向富Zn端长程扩散均很困难,Cu原子仅能通过短程扩散聚集形成γ相并长大.周而复始,扩散通道在γ+TiZn3两相区中来回振荡形成周期层片对,且其间距与形成的先后顺序无关.温度的升高加快了原子扩散和TiZn3层的形成,使层片对变薄.扩散通道往富Zn方向穿过三相区后,在经过τ+TiZn3和τ+Ti3Zn22两相区时,同样由于Ti和Cu原子长程扩散困难,形成τ+TiZn3和τ+Ti3Zn22周期层片对.

关键词: TiCu/Zn , 扩散偶 , 周期层片结构 , 热力学 , 动力学

Fe和Ce含量对Galfan合金力学性能及耐蚀性的影响

吴长军 , 陆龙飞 , 杨威 , 苏旭平 , 王建华

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.04.013

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.

关键词: Zn-5Al-RE合金 , 显微组织 , 力学性能 , 耐蚀性

Ti对Super Dyma镀锌合金凝固组织的影响

李凯良 , 涂浩 , 刘亚 , 吴长军 , 苏旭平 , 王建华

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15052303

以Al-10Ti中间合金的形式将Ti元素加入到Super Dyma镀锌合金中,制备了Ti含量分别为0.1％,0.3％和0.5％(质量分数)的SuperDyma镀锌合金金相样品,采用扫描电子显微镜(SEM)研究了Ti元素添加量对Super Dyma镀锌合金凝固组织的影响,利用能谱仪(EDS)分析了Ti元素在这些镀锌合金组织中的分布规律,使用X射线衍射(XRD)分析了不同Ti含量的Super Dyma镀锌合金中的相组成,采用差热分析法(DTA)测定了不同Ti含量的Super Dyma镀锌合金中富铝相的开始凝固温度.实验结果表明,Super Dyma镀锌合金凝固组织由富Al相、富Zn相、MgZn2相以及Zn/Al/MgZn2三元共晶组织组成,Ti元素的加入使Super Dyma镀锌合金的起始凝固温度降低,使Super Dyma镀锌合金凝固组织中的富铝枝晶明显变细,MgZn2相的尺寸大幅减小,并使Zn/Al/MgZn2三元共晶组织得到细化.

关键词: Super Dyma镀锌合金 , Ti , 凝固组织

机械能助Al-Zn-Cr共渗工艺及渗层组织

何祖新 , 苏旭平 , 彭浩平 , 刘亚 , 吴长军 , 涂浩

中国表面工程 doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.06.007

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A1-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℃、3h、5％Cr时,渗层为α-Fe(富锌)、Fe3Zn10、FeZn7、FeA1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.

关键词: 机械能助渗 , A1-Zn-Cr , 渗层