Fe-Zn-M体系中的T相及其对含硅钢铁锌反应的抑制作用和相关相平衡的研究

锌合金镀层由于具有优良的耐腐蚀性而得到广泛应用。但硅反应性导致镀层性能变差，生产成本增加。T相的形成对高硅钢硅反应性的控制起到关键作用。本研究通过实验和第一原理计算，预测可以形成T相的Fe-Zn-M体系，并对T相的基本性能进行模拟，包括T相的形成规律及结构表征，第三组元对Fe-Zn中间相和T相稳定性的影响；实验测定Fe-Zn-Si-M（M=Co, Ti, V）体系的相平衡、热力学性质，采用相图计算技术对体系进行优化评估；结合镀层生长实验，利用THERMO-CALC和DICTRA对镀锌过程进行热、动力学模拟；系统研究T相对镀层生长动力学的影响及控制硅反应的作用机理；在以上工作的基础上开发出能完全抑制硅反应性的镀锌合金及相应的工艺，设计出基于T相抑制作用的，具有优良性能的高硅钢镀锌组织。这些工作的开展有利于积累锌基合金的热/动力学基础数据，丰富合金化理论，具有重要的的学术和应用价值。

锌合金镀层由于具有优良的耐腐蚀性而得到广泛应用。但硅反应性导致镀层性能变差，生产成本增加。T 相的形成对高硅钢硅反应性的控制起到关键作用。本研究通过实验和第一原理计算，获得了第三组元（Co、Ni、Ti、V）对Fe-Zn 中间相和富锌三元相稳定性的影响规律及其溶解度范围；实验测定了Zn-Al-Co、Zn-Co-Ni、Zn-Co-Si、Zn-Al-V、Zn-Fe-B、Zn-Co-B三元系和Zn-Fe-Si-M (M=Co、Ti、V)、Zn-Fe-Al-V、Zn-Fe-Al-Co四元系在热浸镀锌温度下的相平衡关系；利用CALPHAD 技术对体系进行了热力学评估，获得了与镀锌有关的各相的热力学描述；研究了Co、V、Ti、Ni、Al和B等元素对镀层组织的演变及生长动力学的影响规律，提出了锌池合金元素协同加入对高硅钢硅反应性的作用机理，优化出了Zn-0.05 wt.%Co-0.05 wt.%Ni和Zn-0.2 wt.%Ni-0.03 wt.%Ti-0.02 wt.%V高性价比镀锌合金，这两种合金能完全抑制硅当量在0.45%左右的钢铁在热浸镀锌时的硅反应性。这些合金能有效地控制硅的反应性的作用机理在于形成了具有较大的硅溶解度的Fe-Zn中间相或三元T相。这些工作的开展有利于积累锌基合金的热/动力学基础数据，丰富合金化理论，具有重要的的学术和应用价值。