Fe2B相在Fe基合金中性质及改性的研究

论文摘要

在寻找耐锌液腐蚀材料的大量研究试验过程中,发现Fe2B作为耐熔锌腐蚀的铁基渗硼层或者耐锌液腐蚀的Fe-B合金中的一相,起着主要的抵挡锌液腐蚀的作用。Fe2B是一种典型的间隙型金属间化合物,因此它具有本质脆性,它的这种本质脆性导致了材料整体破坏时表现出脆性断裂,这使得这些耐锌液腐蚀的材料在锌液中的服役寿命不甚理想。因此,改善Fe2B相的脆性是非常必要的。本文通过在Fe-8.8B合金的基础上添加不同含量的Cr、Nb、Zr、La、Ni等元素,研究了这几种元素对该Fe-8.8B合金的耐锌液腐蚀性能及力学性能的影响。研究发现:Fe2B在600Co的锌液中腐蚀时间与深度成x= 0.0216t1/2的关系,各种元素对腐蚀速率的影响不大;Fe2B相上存在固有裂纹,锌液对Fe2B相的腐蚀从裂纹处开始;Cr置换了Fe2B晶格中的某个Fe原子,使Fe2B发生晶格畸变,提高了其断裂韧性,当Cr含量为0.5%wt时Fe2B相断裂韧性达到了27MPa/m2;Ni元素改善了Fe2B与α-Fe两相的界面结合,使合金的抗弯强度提到,当Ni含量为1%wt时抗弯强度达到了420MPa;Nb、Zr元素形成了化合物颗粒,Zr化物颗粒起到了延性第二相增韧的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景及意义
• 1.2 金属间化合物
• 1.2.1 金属间化合物的定义
• 1.2.2 金属间化合物的一般性质
• 1.2.3 克服金属间化合物脆性的对策与措施
• 2B金属间化合物'>1.3 Fe₂B金属间化合物
• 1.3.1 晶体结构
• 2B 的耐蚀性'>1.3.2 Fe₂B 的耐蚀性
• 2B 本质脆性'>1.3.3 Fe₂B 本质脆性
• 2B 金属间化合物的韧化途径'>1.3.4 Fe₂B 金属间化合物的韧化途径
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第二章 实验方法与设备
• 2.1 实验设计
• 2.1.1 设计思路
• 2.1.2 主要的实验步骤
• 2.2 试样的制备
• 2.2.1 原料配比
• 2.2.2 试样成型
• 2.3 性能测试
• 2.3.1 锌液腐蚀实验
• 2.3.2 硬度及断裂韧性的测量
• 2.3.3 抗弯强度的测量
• 2.4 微观分析
• 2.4.1 X-射线衍射分析
• 2.4.2 电子扫描显微分析以及能谱分析
• 2.4.3 电子透射显微分析
• 第三章 试验结果
• 3.1 腐蚀试验结果
• 3.1.1 腐蚀性能分析
• 2B 相的腐蚀规律'>3.1.2 不同时间 Fe₂B 相的腐蚀规律
• 3.2 力学性能试验结果
• 2B 相的显微硬度'>3.2.1 Fe₂B 相的显微硬度
• 3.2.2 断裂韧性
• 3.2.3 抗弯强度
• 3.3 本章小结
• 第四章 试验结果分析
• 2B相的耐腐蚀性能研究'>4.1 Fe₂B相的耐腐蚀性能研究
• 2B相中裂纹的综合分析'>4.2 Fe₂B相中裂纹的综合分析
• 2B 相中固有裂纹的特性'>4.2.1 Fe₂B 相中固有裂纹的特性
• 4.2.2 锌液对固有裂纹表面的腐蚀
• 2B 相力学性能的影响'>4.2.3 固有裂纹对Fe₂B 相力学性能的影响
• 2B相断裂韧性的影响'>4.3 CR元素对Fe₂B相断裂韧性的影响
• 4.3.1 Cr 的存在位置
• 4.3.2 Cr 元素的存在方式
• 4.4 NI元素对FE-8.88合金性能的影响
• 4.4.1 添加Ni 元素对试样性能的影响
• 4.4.2 Ni 元素对试样性能影响的原因分析
• 2B相的影响'>4.5 NB、ZR元素对Fe₂B相的影响
• 2B 相作用'>4.6 LA 元素对Fe₂B 相作用
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文