热浸镀Galfan合金镀层开裂机理的研究

论文摘要

Galfan合金作为钢铁基体的热浸镀材料,有很好的抗腐蚀性,但是Galfan合金镀层在受力变形时出现的裂纹,影响到Galfan镀层对基体的保护效果。本文针对热浸镀Galfan合金镀层弯曲开裂问题,通过对镀层进行定量弯曲试验,观察裂纹的产生、扩展及影响因素,并根据裂纹的不同开裂形式,结合Galfan镀层生产工艺,运用多种试验研究方法:如SEM,XRD,XPS和TEM对镀层和中间过渡层进行研究,分析镀层在受到外界应力时出现裂纹的原因和界面处可能存在的结合关系,所得结论如下:镀层的中间过渡区存在有体心立方的α-Fe,六方Zn和Al13Fe4相,还有菱方结构的Al-Zn金属固溶体。TEM试验结果分析可得,单镀Galfan合金镀层的过渡层中存在一些非金属杂质元素,如O,S和C。非金属元素存在于镀层和基体之间,会导致在镀层与铁基体界面能下降,在弯曲变形时,容易在它们界面处产生裂纹,并扩展。热浸镀Galfan合金镀层在受到压应力时,镀层中没有裂纹产生并且结构更加致密;当镀层受到拉应力时,在镀层将有裂纹产生并扩展。当Galfan镀层厚度超过100μm时,弯曲开裂的倾向更大,开裂程度更严重;热浸镀Galfan合金镀层中如果存在Fe元素,镀层力学性能受到影响,在弯曲情况下裂纹很容易在镀层中产生,并扩展长大;通过拉拔工艺可以使Galfan钢丝镀层更加致密,并降低镀层弯曲变形开裂倾向,改善了镀层的力学性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 钢铁热浸镀工业的发展
• 1-2 Galfan 合金成分及镀层特点
• 1-2-1 Galfan 合金成分
• 1-2-2 Galfan 合金镀层特点
• 1-3 Galfan 合金镀层生产工艺
• 1-3-1 森吉米尔法制备Galfan 合金镀层
• 1-3-2 溶剂法制备Galfan 合金镀层
• 1-4 Galfan 合金镀层弯曲开裂情况和研究进展
• 1-4-1 Galfan 合金镀层弯曲开裂情况
• 1-4-2 镀层开裂的研究进展
• 1-5 研究内容与目标
• 第二章 试验条件与方法
• 2-1 试验条件
• 2-1-1 试验材料
• 2-1-2 试验设备和仪器
• 2-2 热浸镀Galfan合金工艺流程
• 2-2-1 单镀Galfan 合金工艺
• 2-2-2 双镀Galfan 合金工艺
• 2-3 镀层质量评价标准
• 2-4 试验方法和步骤
• 第三章 钢丝热浸镀 Galfan 合金镀层实验结果与分析
• 3-1 锌锅中Galfan合金分析
• 3-1-1 金相显微组织分析
• 3-1-2 Galfan 组织显微硬度分析
• 3-2 单、双镀Galfan 的镀层比较
• 3-2-1 镀层组织形貌分析
• 3-2-2 镀层组织能谱分析
• 3-3 镀层弯曲开裂形貌分析
• 3-3-1 镀层不同受力状态对裂纹产生的影响
• 3-3-2 不同弯曲程度下镀层裂纹形貌
• 3-3-3 裂纹源在镀层中的扩展形式
• 3-3-4 镀层弯断后的断口形貌
• 3-4 Galfan 镀层合金分析
• 3-5 镀后拉拔工艺对镀层性能的影响
• 3-6 本章小结
• 第四章 Galfan 镀层的显微分析
• 4.1 钢板镀层与钢丝镀层的比较分析
• 4-2 Galfan 镀层中间过渡层分析
• 4-2-1 XRD 试验对Galfan 镀层的研究分析
• 4-2-1-1 X 射线衍射试验原理
• 4-2-1-2 X 射线衍射试样制备
• 4-2-1-3 X 射线衍射试验结果分析
• 4-2-2 TEM 试验对Galfan 镀层中间过渡区分析
• 4-2-3 XPS 试验对Galfan 镀层中间过渡区分析
• 4-2-3-1 XPS 试验的检测原理
• 4-2-3-2 XPS 镀层半定量分析
• 4.3 本章总结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果