Ti、Mg对低合金高强钢热镀铝锌界面反应和扩散生长的影响机理

热镀铝锌合金已在工程领域有广泛的应用。界面反应和扩散生长过程决定的粘附性是整个镀层优异性能能否实现的关键所在。低合金高强度钢中Si及镀液中添加的Ti、Mg元素对热镀铝锌界面反应过程影响较大，但相关问题的深入报道不多见。基于此，在前期工作的基础上，本项目拟考察如下内容：1）利用Fe(Si)/GL扩散偶实验和合金层生长动力学模型，研究Si对Fe-Al金属间化合物形成的影响；2）对低合金高强度钢进行热镀铝锌实验，研究钢板中Si元素和工艺条件对镀层组织的影响，并利用相图分析热镀过程界面反应中的相关系；3）利用热镀实验结合第一性原理和分子动力学方法对Ti、Mg元素对界面反应及元素扩散过程进行深入分析，并用相图分析Si及添加元素对热镀过程界面反应的协同作用。本项目旨在开拓低合金高强度钢板热镀铝锌的应用领域，并提供理论和技术支持。

自2012年以来，本项目围绕计划书的研究目标，主要完成如下内容：.1）在现有普碳钢热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金工艺的基础上，通过热浸镀界面反应对比实验，结合界面反应层生长动力学模型，分析研究了低合金高强钢板中Mn元素对热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金界面反应的影响，同时探索了添加Ti对低合金高强钢热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金界面反应的协同作用.2）考察了Ti对热浸镀过程中的锌花形貌、成分、表面元素偏析、第二相粒子析出、晶粒尺寸分布及凝固过程中形核率和生长方式的影响，探寻了Ti对镀层枝晶生长过程的影响，寻找控制锌花尺寸的技术手段，为镀铝锌线提供可行的降低锌花尺寸的技术指导。.3）通过固/液扩散偶对比实验，结合界面反应层生长动力学模型，探索了在镀液中添加不同含量的Mg对普碳钢热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金界面反应的影响，镀液中添加不同含量的Mg对低合金高强钢热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金界面反应的影响以及钢中Mn对低合金高强钢热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金界面反应的影响..4）根据前期实验经验，设计了四因素三水平的正交实验方案。四因素为：预热温度、预热时间、浸镀温度、浸镀时间；试验的因素水平初步采用Al-Zn-Si方案来确定。通过正交试验研究工艺对镀层表面质量和合金层厚度的影响，获得表面质量良好的热浸镀工艺参数，在此基础上，考察了添加稀土后55Al-Zn镀层合金的组织形态变化、镀层合金相结构的变化及稀土在镀层中的分布。.5）通过对比不同Mn/Si含量的Fe-Mn/Si基体与55%Al-Zn-1.6%Si合金镀液一系列反应时间获得的界面反应层的微观组织、元素分布、物相组成以及活化能、镀层结合力的结果，并结合反应层生长动力学模型，探索基体中合金元素Mn/Si含量的变化对热浸镀55%Al-Zn-1.6%-Si合金界面反应的影响规律，并探讨不同基板对热镀铝锌组织演化的影响机理。.本项目执行过程中共发表文章11篇（含接受，另有2篇在审阅，3篇文章在撰写），其中8篇被SCI或EI收录，另有2篇专利在评审（另有1篇在投递）。本项目资助2名硕士研究生毕业，另有5名在读。