Zn-Bi-Ni和Zn-Bi-Fe體系的相平衡研究.pdf

1、熱浸鍍鋅是一種廣泛應(yīng)用的經(jīng)濟而有效的鋼鐵防腐工藝技術(shù)。含Si鋼的熱浸鍍鋅一直是研究工作者面臨的一項技術(shù)難題。在含Si鋼熱浸鍍的過程中,鋼中的Si會使得鍍層表面灰暗,鍍層過厚且鍍層與鋼基體結(jié)合強度差,表層易脫落。研究發(fā)現(xiàn),在鋅浴中添加少量的Ni可以控制Si的反應(yīng)性,提高鍍鋅層的質(zhì)量。出于對環(huán)境以及人類健康的考慮,人們用Bi替代Pb來提高鋅浴的流動性,減少鋅的消耗,從而提高“質(zhì)量-成本”比。然而Ni和Bi的協(xié)同作用對鍍層組織的影響仍存在爭議

2、。Zn–Bi–Fe–Ni四元體系的相平衡關(guān)系以及熱力學(xué)描述對于理解Ni和Bi在鍍鋅過程中的協(xié)同作用至關(guān)重要。本工作實驗研究Zn-Bi-Ni三元體系和Zn-Bi-Fe三元體系的相平衡關(guān)系,為Zn–Bi–Fe–Ni四元體系的熱力學(xué)模型的建立提供必要的基礎(chǔ),以此來探尋獲得高質(zhì)量鋅合金鍍層的方法。
　　在本工作中,通過平衡合金法,利用掃描電子顯微鏡與能譜儀(SEM-EDS)及X-射線衍射(XRD)等分析手段,實驗測定了Zn-Bi-Ni三元

3、體系在600℃和750℃下的等溫截面。實驗結(jié)果表明:在這兩個等溫截面中,都存在三個三相區(qū),即在600℃的截面中包含γ+β1+L,β1+α-Ni+L和 NiBi+α-Ni+L三個三相區(qū);在750℃的截面中包含β+γ+L,β+β1+L和β1+α-Ni+L三個三相區(qū)。在這兩個等溫截面中,Ni-Zn二元系中的所有相都能與L相共存。Bi幾乎不溶于任何的Ni-Zn中間相及α-Ni,Zn也幾乎不溶于NiBi相。由于Bi-Zn二元系中混溶間隙的存在,在

4、冷卻的過程中,兩個截面的γ+L兩相區(qū)中出現(xiàn)了L相轉(zhuǎn)變成L(Bi)和L(Zn)兩相的現(xiàn)象。通過對比750℃,600℃以及450℃的等溫截面圖可以看出,隨著溫度的降低,液相L與α-Ni相之間的平衡轉(zhuǎn)變成NiBi與β1相之間的平衡,由此可以推斷在450℃～600℃之間存在一個四相平衡轉(zhuǎn)變。DTA結(jié)果表明,該四相平衡反應(yīng)的溫度為537.3℃。
　　另外,實驗還測定了Zn-Bi-Fe三元體系在700℃下的等溫截面相圖。該等溫截面較簡單,只存