论文摘要
合金化热镀锌钢板具有良好的焊接性、涂着性、耐热性和耐腐蚀性,已广泛应用于汽车制造业。但是合金化镀锌板在冲压过程中,其镀层容易出现粉化等缺陷,严重制约了我国汽车工业的发展。研究表明,钢中存在的微量合金元素磷对镀层合金化过程有较大的影响。为了弄清磷元素对Fe-Zn合金化反应的作用机理,以及深入研究热浸镀锌过程中磷和铝对镀层组织的协同作用,本论文展开了如下几个方面的研究。为了准确获得Zn-Fe-Al-P四元系富锌角450℃等温截面相关系,本工作利用扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪等手段,采用平衡合金法重新测定了Zn–Al–P三元系在450℃的等温截面相关系,得到的实验结果与已报道的Zn–Al–P三元系的相关系完全不相同。在这一等温截面的富锌部分,存在3个三相平衡区,即η-Zn+AlP+Zn3P2、AlP+Zn3P2+ZnP2及η-Zn+AlP+α-Al。AlP相能与所有的其他物相平衡共存,包括η-Zn、α-Al、Zn3P2和ZnP2。磷在η-Zn和α-Al相中的溶解度很低,Zn在AlP相中的溶解度约为1at.%。依据以上实验结果,采用平衡合金法测定了含93at.%Zn的Zn-Fe-Al-P四元系450℃等温截面相关系。研究结果表明:在该等温截面上出现了6个四相平衡区,即η-Zn+FeAl3+Fe2Al5+AlP,η-Zn+T+Fe2Al5+AlP,η-Zn+FeP+Zn3P2+AlP,η-Zn+δ+T+AlP,η-Zn+ζ+δ+AlP和η-Zn+ζ+FeP+AlP。所有的合金样品中没有发现四元新相的存在。AlP相与除Fe2P之外的所有其它相共存,包括L-Zn、ζ、δ、T、Fe2Al5、FeAl3、FeP及Zn3P2。磷在ζ、T、Fe2Al5及FeAl3相中的溶解度都极小,而Zn能够存在于所有的已知化合物中。通过Zn/Fe和Zn/Fe-P固液扩散偶实验,发现钢基体中的磷能够延迟或者抑制Г相的形成,但促进镀层中ζ相的生长,且磷含量越高,ζ相的生长速度越快,类似于一般镀锌中的硅反应性。热浸镀锌实验结果表明:在0.15wt.%Al-Zn池中浸镀纯铁片时中,由于铝和铁在铁基表面与镀层之间形成一层抑制层,使镀层中先形成δ相,随后形成一层很薄的Г相。在铁基体中添加少量的磷,能显著抑制Fe-Zn反应。