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22MnB5热成形钢奥氏体化时热镀Al-10%Si镀层组织的演化

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金属学报 2017年第11期53卷 1495-1503页

作者：袁训华张启富新冶高科技集团有限公司先进金属材料涂镀国家工程实验室北京100081

利用SEM观察了22Mn B5钢在900℃不同奥氏体化时间下,热镀Al-10%Si(质量分数)镀层的微观组织变化情况,利用EDS和GD-OES分析了奥氏体化后热镀Al-10%Si镀层的元素分布。结果表明,22Mn B5钢奥氏体化前,热镀Al-10%Si镀层主要由纯Al、纯Si和... 详细信息

利用SEM观察了22Mn B5钢在900℃不同奥氏体化时间下,热镀Al-10%Si(质量分数)镀层的微观组织变化情况,利用EDS和GD-OES分析了奥氏体化后热镀Al-10%Si镀层的元素分布。结果表明,22Mn B5钢奥氏体化前,热镀Al-10%Si镀层主要由纯Al、纯Si和二者共晶反应形成的金属间化合物Fe_2SiAl_7组成,在Fe_2SiAl_7和钢基体之间存在一层薄薄的由Fe2Al5和FeAl_3组成的化合物层。900℃奥氏体化后,热镀Al-10%Si镀层中的三元共晶相Al+Si+t6逐渐转变为三元Al-Fe-Si或二元Fe-Al金属间化合物。奥氏体化时间为2 min时,镀层由Fe_2SiAl_7、Fe_2Al_5和FeAl_2组成;奥氏体化时间为5 min时,镀层由FeAl_2、Fe_2SiAl_2和Fe_5SiAl_4组成;奥氏体化时间为8 min时,镀层由FeAl_2和Fe5Si Al4组成。由于Fe_2SiAl_2和镀层/钢基体界面扩散层中Al原子的扩散系数远大于Fe原子,导致从镀层向钢基体晶界及晶粒内扩散并与之反应所消耗Al原子的量远大于从钢基体扩散到镀层中的Fe原子量,从钢基体中流入到镀层中的空位数量远大于从镀层中流入到钢基体中的空位数量。原子的不平衡扩散及镀层/钢基体界面空位数量的富余使得扩散反应层与镀层的交界区域形成了Kirkendall空洞。22MnB5钢奥氏体化时,热镀Al-10%Si镀层表面形成一层稳定的Al_2O_3氧化膜,镀层的高温氧化现象非常有限,热镀Al-10%Si镀层可以作为22MnB5钢热成形时的保护层。但热镀Al-10%Si镀层扩散过程中产生的脆性金属间化合物因高温塑性不足而导致镀层中产生大量垂直于镀层/钢基体界面并贯穿整个镀层的微裂纹,从而影响镀层的防护性能。

关键词： 22MnB5热成形钢热镀Al-10%Si镀层扩散金属间化合物 Kirkendall效应

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热镀锌合金化镀层裂纹产生及扩展的原位观察

钢铁研究学报 2011年第7期23卷 43-47页

作者：袁训华张启富钢铁研究总院先进金属材料涂镀国家工程实验室北京100081

用装配3点弯曲试验装置的扫描电镜原位分析了GA钢板变形情况下镀层中裂纹的产生、扩展、镀层断裂及GA钢板在塑性变形过程中镀层与钢基体界面交互作用的情况。试验及分析结果表明:镀层承受拉应力的一侧,裂纹在Г/δ1相界面处产生,在δ1... 详细信息

用装配3点弯曲试验装置的扫描电镜原位分析了GA钢板变形情况下镀层中裂纹的产生、扩展、镀层断裂及GA钢板在塑性变形过程中镀层与钢基体界面交互作用的情况。试验及分析结果表明:镀层承受拉应力的一侧,裂纹在Г/δ1相界面处产生,在δ1相中沿着垂直于镀层平面的方向扩展,并沿着Г相/钢基体界面延伸,镀层塑性变形的迹象不明显;镀层承受压应力的一侧表现出了明显的塑性变形,存在裂纹之间的相互作用和不均匀变形情况。合金化镀层无论承受拉应力还是压应力,镀层主要的破坏形式是断裂,而与镀层相接触的钢基体的主要破坏形式是局部不均匀塑性变形。

关键词：合金化镀层裂纹粉化剥落原位观察

BH390钢热镀锌抑制层及其合金化镀层界面结构

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材料热处理学报 2011年第5期32卷 127-132页

作者：袁训华江社明张启富钢铁研究总院先进金属材料涂镀国家工程实验室北京100081

利用SEM和TEM研究了铝含量不同的热镀锌镀层中抑制层的结构及抑制层在形成和生长过程中Zn-Fe-Al金属间化合物之间的反应过程;分析了铝含量不同的镀层合金化后镀层与BH390钢基体之间的界面结构。结果表明,随着锌液中铝含量的增加,镀层中... 详细信息

利用SEM和TEM研究了铝含量不同的热镀锌镀层中抑制层的结构及抑制层在形成和生长过程中Zn-Fe-Al金属间化合物之间的反应过程;分析了铝含量不同的镀层合金化后镀层与BH390钢基体之间的界面结构。结果表明,随着锌液中铝含量的增加,镀层中抑制层的结构逐渐由晶粒粗大且不连续的Fe2Al5转变为晶粒细小相对致密的FeAl3。铝含量不同的热镀锌镀层在合金化过程中抑制层结构的变化和镀层中各相的形成及生长过程是不相同。随着锌液中铝含量的增加合金化镀层与钢基体界面结合处镀层结构的均匀性逐渐降低,在相同的合金化工艺条件下,随着锌液中铝含量的增加镀层的合金化时间延长。

关键词：热浸镀锌合金化镀层抑制层镀层结构界面结构

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热镀锌铝镁镀层的切边保护性能和耐腐蚀机理

中国有色金属学报 2015年第9期25卷 2453-2463页

作者：袁训华林源张启富新冶高科技集团有限公司先进金属材料涂镀国家工程实验室北京100081 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心广州510530

采用SEM观察了成分不同热镀锌合金镀层的微观结构和镀层腐蚀后的表面形貌,用电化学和循环腐蚀试验分析镀层钢板的腐蚀行为和耐蚀性能,并用XRD分析镀层表面腐蚀产物的相组成。结果表明:热镀锌铝镁镀层中Al、Mg及Zn2Mg相的存在可以使镀层... 详细信息

采用SEM观察了成分不同热镀锌合金镀层的微观结构和镀层腐蚀后的表面形貌,用电化学和循环腐蚀试验分析镀层钢板的腐蚀行为和耐蚀性能,并用XRD分析镀层表面腐蚀产物的相组成。结果表明:热镀锌铝镁镀层中Al、Mg及Zn2Mg相的存在可以使镀层表面形成稳定的化合物,降低电化学试验时镀层的电流密度和溶解速度;镀层中的共晶相可以使Mg元素在镀层中均匀分布,从而抑制阴极反应;镀层腐蚀后形成的Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O是不溶性的胶状腐蚀产物,可以有效隔断镀层与外界物质间的电子传输。腐蚀初期,Zn2Mg优先溶解,为腐蚀产物提供足够的Mg元素,部分Mg元素进入Zn的腐蚀产物中,形成Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn4CO3(OH)6·H2O。而Al3+和Mg2+的存在可以降低镀层中Zn4CO3(OH)6·H2O脱水形成无保护作用Zn O的趋势,增加Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O等腐蚀产物的量,且Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn4CO3(OH)6·H2O填充于腐蚀缝隙中可以进一步阻止腐蚀的发生,使得镀层表面获得更低的电位,因而对阳极的分层扩散驱动力变小,降低切边部位在长期腐蚀中的溶解情况,提高镀层的耐蚀性能和切边保护性能。

关键词：热镀锌铝镁镀层显微组织电化学循环腐蚀试验切边保护性能耐腐蚀机理

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热镀锌合金化工艺对镀层表面摩擦特性的影响

材料热处理学报 2011年第6期32卷 132-137页

作者：袁训华张启富江社明钢铁研究总院先进金属材料涂镀国家工程实验室北京100081

采用SEM和AFM对不同合金化工艺的热镀锌合金化镀层断面结构和表面形貌进行观察和表征,并用摩擦系数仪测定了压力对不同工艺的镀层表面摩擦系数的影响,分析了合金化工艺和载荷对热镀锌合金化钢板(简称GA钢板)镀层表面摩擦特性的影响。结... 详细信息

采用SEM和AFM对不同合金化工艺的热镀锌合金化镀层断面结构和表面形貌进行观察和表征,并用摩擦系数仪测定了压力对不同工艺的镀层表面摩擦系数的影响,分析了合金化工艺和载荷对热镀锌合金化钢板(简称GA钢板)镀层表面摩擦特性的影响。结果表明,合金化时间为50 s时镀层表面的摩擦系数最大,此后随着合金化时间的延长镀层表面的摩擦系数基本保持不变;不同工艺的合金化镀层表面的相结构不同,当镀层表面以ζ相为主并伴有少量η相或以块状ζ相及致密的栅柱状δ相晶体为主时,镀层表面较平滑,表面没有出现明显的"火山口"状形貌时镀层表面的摩擦系数最小;随压应力的增加,镀层表面摩擦系数逐步增大,但是在较大压应力作用下,镀层表面摩擦系数的增幅明显降低。

关键词：热浸镀锌 GA钢板合金化镀层表面形貌摩擦特性

拉伸变形量对热镀锌合金化钢板耐蚀性能的影响

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材料热处理学报 2013年第8期34卷 153-157页

作者：郭大伟袁训华顾宝珊张庭君杜成江社明张启富钢铁研究总院先进金属材料涂镀国家工程实验室北京100081 新冶高科技集团有限公司北京100081

通过在热镀锌合金化(GA)钢板上施加10%、20%、30%的单向拉伸应变量,得到了变形量不同的合金化镀层。用动电位极化法和电化学阻抗图谱法测得了不同变形量的合金化镀层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,用SEM观察了变形量不同的合金化镀层腐蚀... 详细信息

通过在热镀锌合金化(GA)钢板上施加10%、20%、30%的单向拉伸应变量,得到了变形量不同的合金化镀层。用动电位极化法和电化学阻抗图谱法测得了不同变形量的合金化镀层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,用SEM观察了变形量不同的合金化镀层腐蚀前后的表面形貌。结果表明,合金化镀层的电化学阻抗随拉伸变形量的增大而变小,在拉伸的初始阶段阻抗值下降尤为明显,腐蚀电流是先减小后增大,说明GA镀层的变形量为10%时,镀层电容具有较高的保持电荷的能力。变形后的试样优先在裂纹内部发生点蚀,腐蚀深度和面积随形变量的增加而增大。当变形量达到30%时,镀层表面的裂纹已经增大到不具备优先发生腐蚀的尺寸。

关键词：单向拉伸极化曲线阻抗谱表面形貌 GA镀层

热浸镀锌渣蒸发—凝聚法制备锌粉的工艺理论及设备原理研究

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热浸镀锌渣蒸发—凝聚法制备锌粉的工艺理论及设备原理研究

作者：袁训华昆明理工大学

学位级别：硕士

根据目前热浸镀锌行业的不断发展、锌资源日益减少和热浸镀锌渣产量逐渐增多的现状，热浸镀锌渣再生回收的问题成为行业界关注的焦点，传统上锌渣回收的方法主要是先将锌渣处理成锌锭后再用锌锭制备金属锌粉。为此，本文提出了由热浸镀... 详细信息

根据目前热浸镀锌行业的不断发展、锌资源日益减少和热浸镀锌渣产量逐渐增多的现状，热浸镀锌渣再生回收的问题成为行业界关注的焦点，传统上锌渣回收的方法主要是先将锌渣处理成锌锭后再用锌锭制备金属锌粉。为此，本文提出了由热浸镀锌渣直接制备金属锌粉的概念;根据锌的蒸气压在其熔点附近呈指数关系增加的物理、化学特性，制定合理的试验工艺路线;根据工艺理论设计合理的热浸镀锌渣处理炉;利用自主设计制造的锌渣处理炉以回收热浸镀锌渣为目的展开以下试验研究：进行试验用炉的整体结构设计(包括：熔化炉、熔析炉，蒸发炉，冷凝器);用自制的试验设备依据锌和锌铁合金的特性处理热浸镀锌渣制备金属锌粉;对制备的金属锌粉采用扫描电镜、X衍射、荧光光谱分析等现代检测手段进行物相检测、化学成分分析、粒度分析等;并与机械镀专用锌粉进行对比，确定其能否应用于机械镀锌工艺：将制备的金属锌粉用于机械镀锌，并检测其镀层是否能达到机械镀锌镀层的要求，通过实际试验，取得了较为满意的结果。具体研究内容和主要结论如下：1、通过理论研究分析，利用金属锌的蒸气压在锌的熔点附近呈指数关系增加的特点，提出了热浸镀锌渣蒸发—凝聚法制备金属锌粉的工艺路线;2、通过试验验证了采用锌蒸气压蒸发提纯热浸镀锌渣冷凝后可以直接形成金属锌粉，说明热浸镀锌渣制备金属锌粉的工艺理论是可行的;3、通过试验设备的理论计算和实际生产验证，设计制造的试验设备完全能够满足试验要求。当熔化炉的温度为833K，熔析炉的温度为703K;蒸发炉的温度为1373K;冷凝器的温度为373K可以得到较高的回收率;发现采用该法处理热浸镀锌渣，当回收率在70％以上时有较大的利润空间;4、通过扫描电镜分析发现，锌粉的粒径分布范围较窄，粒径分布均匀，制备的金属锌粉的外貌全部为球形，并且粒径较小，68％左右的锌粉粒径在10μm以下，制备的金属锌粉的粒径与机械镀专用锌粉的粒径相当;锌粉表面呈凹凸不平状;通过X衍射和荧光光光谱分析发现制备的锌粉中金属锌的含量较高，达到99.793％，使杂质成分的含量比热浸镀锌渣中的杂质含量降低2～3个数量级;5、金属锌粉粒度较小，颗粒分布均匀，通过机械镀锌实际应用发现，制备的金属锌粉完全可以应用到机械镀中，并且锌粉的分散性较好、活性较强;润湿性和吸附性都较优良;锌粉沉积速度较快;机械镀锌镀层的外观光亮、平滑，经检测机械镀锌的镀层质量完全能够满足ASTM696-2000、GB／T12335-1990的标准。

关键词：热浸镀锌渣蒸发—凝聚法锌粉设备原理工艺理论

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煤矿工程设备防护

作者：程瑞珍袁训华

来源：南通市图书馆图书评论

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不同铝含量热镀锌合金化镀层的电解剥离实验

材料热处理学报 2013年第7期34卷 175-180页

作者：袁训华仲海峰朱利明李宁江社明俞钢强张启富钢铁研究总院先进金属材料涂镀国家工程实验室北京100081 新冶高科技集团有限公司北京100081 国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心北京100190

电解剥离试验是一种定量分析热镀锌合金化镀层相结构的方法,但电解剥离的试验数据不能直接确定合金化镀层中的Fe-Zn相结构,需要考虑试验过程中产生的各种电化学副反应的影响,本文优化了电解剥离分析合金化镀层相结构的试验参数。结果表... 详细信息

电解剥离试验是一种定量分析热镀锌合金化镀层相结构的方法,但电解剥离的试验数据不能直接确定合金化镀层中的Fe-Zn相结构,需要考虑试验过程中产生的各种电化学副反应的影响,本文优化了电解剥离分析合金化镀层相结构的试验参数。结果表明:在足够低的电位扫描速度下,电解剥离试验可以使合金化镀层中的各相逐相溶解,能够准确分析合金化镀层中的铁含量和η、ζ、δ、Γ等相的厚度。利用电解剥离试验测得的极化曲线和提出的数据分析方法结合各相的初始溶解电位准确测量了铝含量不同的热镀锌合金化镀层中各相的厚度和含量。

关键词：热镀锌合金化镀层铝含量电解剥离相结构 Fe-Zn金属间化合物