Si對Fe-Al反應(yīng)過程中Fe2Al5相生長動力學(xué)的影響.pdf

1、熱浸鍍鋅是一種常見的鋼鐵防腐方法。其中Zn-Al鍍層由于具有優(yōu)異的耐蝕性而得到廣泛應(yīng)用。目前發(fā)展最快的是美國伯利恒鋼鐵公司開發(fā)的Galvalume(Al55-Zn43.5-Si1.5)合金鍍層。Galvalume鍍層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其中Fe2Al5對工藝及鍍層性能起著關(guān)鍵作用,而硅對Fe2Al5的生長有著重要的影響。本文作為系統(tǒng)研究的一部分,忽略Zn的影響,利用金相顯微鏡、掃描電鏡與能譜儀、波譜儀(SEM-EDS、SEM-WDS)等檢測設(shè)備,

2、研究了Si對Fe-Al中間相組織演變和Fe2Al5生長動力學(xué)的影響。
　　通過Fe/(Al-Si)固態(tài)擴(kuò)散偶實驗,發(fā)現(xiàn)在硅含量為0、0.5、1.0和1.5(wt％)時,擴(kuò)散層中只形成Fe2Al5相,實驗測得此時Fe2Al5的擴(kuò)散系數(shù)分別為3.46×10-15、2.61×10-15、1.28×10-15和0.86×10-15m2/s,隨著硅含量的增加,其擴(kuò)散系數(shù)減小。當(dāng)含硅量增加到2.0wt%以上時,首先出現(xiàn)Fe2Al5相。隨著擴(kuò)散

3、時間的延長,在Fe2Al5相靠近Al-Si一側(cè)依次出現(xiàn)了τ1/τ9和τ5相,化合物層生長速度明顯加快。由于部分硅以三元化合物的形式存在,從而導(dǎo)致硅的抑制作用下降。
　　通過熱浸鍍鋁(硅)實驗,發(fā)現(xiàn)Fe2Al5的厚度隨著硅含量的增加而迅速降低,其生長動力學(xué)符合拋物線關(guān)系。實驗測定了Fe2Al5的擴(kuò)散激活能在含硅量分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0和3.0(wt%)時,分別為207、186、169、168、167和172kJ/m

4、ol。當(dāng)鋁液中的含硅量小于1.0wt%時,Fe2Al5的擴(kuò)散激活能明顯降低,這是因為硅原子使Fe2Al5的頻率因子迅速降低,導(dǎo)致了Fe2Al5相生長系數(shù)減小;而含硅量大于1.0wt%時,硅原子對Fe2Al5頻率因子的影響不明顯,其生長系數(shù)變化不大,因此Fe2Al5的擴(kuò)散激活能也幾乎保持不變。浸鍍純鋁時合金層化合物為FeAl3相和Fe2Al5相,而在鋁液中添加硅后,除了FeAl3相和Fe2Al5相外,在Fe2Al5相中還出現(xiàn)了少量的τ1/