论文摘要
热浸镀锌是一种常用的钢铁耐蚀技术。在镀锌生产中,与锌池接触的各种设备面临严重的腐蚀问题,由此造成的设备及零部件失效给镀锌工业造成巨大的损失。钴基合金以其优越的性能在热浸镀锌沉没件上得到了广泛的应用。钴基合金与锌池中的锌、铝和钢中溶解出来的铁构成一个Zn-Al-Co-Fe四元体系。研究该体系在镀锌温度下的相关系,对于理解钴基合金在连续镀锌生产线中服役时腐蚀产物的产生与转化和材料的失效过程有重要意义。考虑本研究主要为镀锌生产服务,选择测定该体系450℃的93 at.%富锌角的相关系。连续镀锌时形成的铁铝中间相可以抑制铁锌反应,故在钢铁材料表面形成致密的铁铝合金层能显著提高材料耐熔锌腐蚀能力。热浸镀铝并进行扩散处理是制备这一涂层的有效方法。本研究试图通过往铝池中添加硅并改变扩散条件来解决Fe2Al5沿C轴存在较多空位和扩散时铁铝合金层中易形成空洞带这两个不利于其耐熔锌腐蚀性能提高的问题。另外,该研究对解释镀铝钢高温扩散（氧化）机理也有重要的意义。本工作采用平衡合金法,通过扫描电镜和能谱分析（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）等手段测定了Zn-Al-Co-Fe四元系93 at.%富锌角450℃等温截面。结果显示,该等温截面存在六个四相平衡:η-Zn+ζ+δ+CoAl,η-Zn+δ+Τ+CoAl,η-Zn+Τ+CoAl+Fe2Al5,η-Zn+CoAl+Fe2Al5+FeAl3,η-Zn+CoAl+Co2Al5+FeAl3,η-Zn+Co4Al13+Co2Al5+FeAl3。ζ相(FeZn13)中Co的溶解度达到3.6 at.%。Zn在Fe2Al5、FeAl3、Co2Al5和Co4Al13中的最大固溶度分别达到14.6 at.%、13.4 at.%、16.0 at.%和9.7 at.%。CoAl相与ζ、δ、Τ、Fe2Al5、FeAl3、Co2Al5和液相均存在平衡。在本研究中没有发现新的四元相。利用SEM-EDS手段研究了铝池中的硅对热浸镀铝层在真空高温扩散处理过程中的显微组织演变的影响。研究认为,在同样的扩散条件下硅的添加抑制了Fe2Al5的生长,促进了FeAl和富铝α-Fe层的生长。高温扩散处理时含硅的Fe2Al5不稳定,容易析出τ1-（Al,Si）5Fe3相或FeAl相。硅的加入使得FeAl层和富铝α-Fe层间的空洞或晶间裂纹易于早期出现,但随着扩散时间的延长,又逐渐减小或消失。这一点对于抑制空洞带的形成和降低内氧化作用有促进作用。含硅镀层扩散时,FeAl层和富铝α-Fe层之间空洞的早期出现与硅在FeAl层中的富聚有关。