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热浸镀锌是金属防护的一种经济,有效的方法。钢中含有的硅会导致圣德林效应,严重影响镀层质量。对圣德林效应机理的解释和控制,全世界科研工作者都做了大量的研究,但目前仍然没有得到澄清。热浸镀锌反应剧烈,过程复杂,其反应机理和生长动力学很难控制和理解。基于此,采用固态扩散偶技术进行这方面的研究就具有极大的价值。本工作经过大量的探索,最终选定夹具法制作扩散偶。运用此方法制作了Zn/Fe和Zn/Fe-Si固态扩散偶,通过分析其380℃下的扩散显微组织,找出Zn-Fe合金层生长动力学规律以及不同硅含量对Zn-Fe合金层生长情况和形貌的影响。实验发现,采用夹具法制作扩散偶能形成各自的反应层。无论Zn/Fe还是Zn/Fe-Si扩散偶,最先形成的是ζ相,扩散层总厚度,ζ相和δ相厚度均随保温时间的延长而变厚。Г相是δ相和钢基之间非常薄的一层平面相,在整个过程中没有明显变化。在Zn/Fe扩散偶中,延长保温时间,δ相生长速度显著增加,ζ相,δ相和Г相都呈连续的层状。扩散时间<5小时,扩散区域由三层组成:ζ相,δ相和Г相。扩散达到五小时后,ζ变得非常薄,δ相几乎占据整个扩散层的厚度。在Zn/Fe-Si扩散偶中,硅的加入极大的促进ζ相的生长,使其厚度剧增,δ相的生长被抑制,刚开始只是少量的突出物,5小时后才呈连续的锯齿状。在短时(<2小时)扩散,硅含量为0.1wt%左右时,扩散层总厚度比Zn-Fe扩散偶的大大增加,硅含量为0.3wt%左右时,二者厚度相差不大;在长时(≥2小时)扩散下,硅的加入极大的增加扩散层总厚度,比Zn/Fe扩散层厚十多个微米。热镀锌中硫的存在会消耗合金中的主要强化元素,对镀层造成弱化与脆化的双重危害。选用高纯度的原材料,在特制的模具上压制了八个合金样品,运用扫描电镜和能谱仪以及X射线衍射仪测定了Zn-Fe-S三元系450℃等温截面。结果表明:在450℃,该截面中没有三元相,所有的二元相都和ZnS相平衡,ZnS相在450℃稳定存在并且有一个比较宽的成分区间,锌在铁的两种硫化物中几乎不固溶,硫在Zn-Fe合金中的固溶度可以忽略不计。在450℃该截面总共有8个三相平衡。