金属间化合物Fe2B的耐液锌腐蚀机理研究

论文摘要

Fe2B是一种典型的间隙型金属间化合物,本身具有良好的耐液锌腐蚀性能和耐磨损性能,但是其脆性较大,易产生裂纹,使其在液锌中的服役寿命大大缩短。因此深入研究Fe2B的耐液锌腐蚀的过程和机理,改善Fe2B的脆性,延长其使用寿命,成为人们关心的课题。本文通过熔炼和渗硼两种方法制备Fe2B,并在液锌中进行腐蚀,研究了液锌对Fe2B的腐蚀过程、腐蚀产物和腐蚀机理。研究结果表明:熔炼Fe2B的腐蚀机理是晶间腐蚀和溶解腐蚀,渗硼Fe2B的腐蚀机理是溶解腐蚀;Fe2B在腐蚀过程中,Fe2B溶解Zn形成固溶体和微量的FeBO3、Fe3BO6、Zn（BO2）2和ZnBO7。锌在Fe2B中的溶解是个渐进的过程,随腐蚀时间的延长,Fe2B中的锌含量逐渐增加,锌在Fe2B中溶解的最大相对质量百分比为40%,即最大原子百分比为21%。影响Fe2B耐液锌腐蚀性的主要因素是裂纹,包括Fe2B的固有裂纹和由本征脆性生成的裂纹。Fe2B晶粒生长方向和液锌的腐蚀进入方向的关系造成Fe2B耐液锌腐蚀行为不同:当二者平行时,Fe2B晶粒的脱落主要是受微裂纹断裂的影响;当二者垂直时,Fe2B晶粒的脱落主要是由晶间化合物的挤压所致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• 1-1-1 金属腐蚀的定义
• 1-1-2 金属腐蚀与防护的重要性
• 1-1-3 金属材料腐蚀的分类
• §1-2 热镀锌工业概况
• 1-2-1 热镀锌工业现状
• 1-2-2 热镀锌工业存在的问题
• §1-3 熔锌对材料腐蚀机理的研究现状
• 1-3-1 液态金属腐蚀理论
• 1-3-2 与锌不互溶材料的腐蚀机制
• §1-4 金属间化合物
• 1-4-1 金属间化合物的定义
• 1-4-2 金属间化合物的分类与应用
• 1-4-3 金属间化合物的性质
• 2B金属间化合物'>§1-5 Fe₂B金属间化合物
• 2B的性质'>1-5-1 Fe₂B的性质
• 2B的耐蚀性'>1-5-2 Fe₂B的耐蚀性
• 2B的本质脆性'>1-5-3 Fe₂B的本质脆性
• §1-6 本课题的研究意义及主要研究内容
• 第二章 试验方法和设备
• §2-1 实验设计
• 2-1-1 设计思路
• 2-1-2 主要实验步骤
• §2-2 试样制备
• 2-2-1 熔炼制备
• 2-2-2 渗硼制备
• §2-3 锌液腐蚀试验
• §2-4 材料的微观分析
• 2-4-1 扫描电镜
• 2-4-2 X 射线衍射（XRD）分析
• 2-4-3 X 射线光电子能谱（XPS）分析
• 第三章 试验结果与分析
• 2B腐蚀试验结果'>§3-1 熔炼Fe₂B腐蚀试验结果
• 2B成分测试'>3-1-1 熔炼Fe₂B成分测试
• 2B显微硬度'>3-1-2 熔炼Fe₂B显微硬度
• 2B在锌液中的腐蚀情况'>3-1-3 熔炼Fe₂B在锌液中的腐蚀情况
• 2B腐蚀试验结果'>§3-2 渗硼方法制备得Fe₂B腐蚀试验结果
• 2B微观分析'>3-2-1 渗硼Fe₂B微观分析
• 2B在液锌中的腐蚀情况'>3-2-2 渗硼Fe₂B在液锌中的腐蚀情况
• 2B液锌腐蚀过程模型'>§3-3 Fe₂B液锌腐蚀过程模型
• 2B的腐蚀过程模型'>3-3-1 熔炼Fe₂B的腐蚀过程模型
• 2B的腐蚀过程模型'>3-3-2 渗硼Fe₂B的腐蚀过程模型
• §3-4 本章小结
• 2B耐液锌腐蚀机理分析'>第四章 Fe₂B耐液锌腐蚀机理分析
• §4-1 Fe 2 B液锌腐蚀产物分析
• 4-1-1 Fe 2 B的液锌腐蚀过程
• 2B的腐蚀产物分析'>4-1-2 熔炼Fe₂B的腐蚀产物分析
• 2B的腐蚀产物分析'>4-1-3 渗硼Fe₂B的腐蚀产物分析
• 4-1-4 腐蚀过渡层的 XPS 分析
• §4-2 Fe 2 B被液锌腐蚀微观裂纹产生的机理分析
• 4-2-1 裂纹的形成条件
• 4-2-2 裂纹的扩展
• §4-3 锌液与Fe 2 B的反应动力学
• 2B反应动力学'>4-3-1 锌液与Fe₂B反应动力学
• 4-3-2 Zn-Fe 反应生成中间相的速率
• 4-3-3 反应速率影响因素
• 4-3-4 Zn 原子与 Fe 原子通过中间相的扩散速率
• 4-3-5 扩散速率的影响因素
• §4-4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果