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铝液和固体纯铁之间会发生怎样的物理扩散和化学作用?

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-27  浏览次数:621

在55%Al-43.5%Zn-1.6%Si的熔液中,由于Al的活性高于Zn,且Al的质量比(55%)和体积比(80%)都大于Zn,所以热镀过程中的主要物理扩散和化学作用几乎都是在Fe和Al之间发生的。

图1 Fe、Al原子相互扩散化合反应;

 

如图1所示,根据物理化学原理和大量实践,当固态的Fe与熔融状态的Al接触时,在接触面上同时发生Fe、Al原子的相互扩散,在液体Al和固体Fe中都形成扩散层。在铝液中首先形成的是铁铝化合物FeAl3。与此同时,在Fe表面上形成的是Al在Fe中的固溶体(图b)。随着Al向Fe中扩散浓度的增加,在界面的铁基中产生化合物Fe2Al5(图c)。Fe2Al5的晶体结构较特殊,是一种斜方形的晶体结构,具有非常明显的结晶趋向,极易沿c轴以很快的速度生长,形成柱状结晶,见图2。正是Fe2A15结构和结晶的特殊性,导致了镀铝时合金层较厚、生长较快的缺陷。这层硬而脆的合金层在较小的变形下,镀层内部就会产生裂纹甚至剥离,使金属基板失去其保护作用。这就是镀纯铝层加工性能不好的原因。

 

   在A1扩散到钢基内,在钢板表面形成化合物的同时,钢板上的铁原子也扩散到Al内形成化合物,这些化合物在镀浴的冲刷下,不断脱落到镀浴中,形成渣相。因此,镀Al-Zn-Si合金的另一个特点就是渣子较多。

图2 Fe2A15晶格示意图

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