学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

热镀锌DP780双相钢的选择性氧化行为研究

作　者: 李远鹏
导　师: 张启富; 江社明
学　校: 钢铁研究总院
专　业: 材料学
关键词: 双相钢热镀锌选择性氧化铝热还原反应抑制层
分类号: U465.1
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 314次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

汽车车身轻量化作为一种有效地降低汽车燃油消耗的方式,目前受到国内外广泛的关注。车身轻量化通过采用先进高强度钢使得钢板减薄,大幅减轻车身重量的同时保证其安全性。双相钢占到了先进高强度钢使用量的74%,成为了使用比例最大的一种钢种。双相钢在汽车车身上使用时,为增强车身的耐蚀能力,其表面必须镀上一层锌。双相钢在进行连续热镀锌时,钢中添加的合金元素在退火过程中容易发生选择性氧化,在钢板表面生成大量的氧化物。这些氧化物与锌液之间的浸润性较差,容易造成漏镀和镀层附着力差的问题。因此,对合金元素的选择性氧化行为及其氧化物进行研究,是提高热镀锌双相钢镀层质量的重要基础工作。本论文针对DP780级别双相钢,对影响其合金元素选择性氧化的各种工艺参数进行了研究,分析了氧化物在基体/锌液界面处与有效Al的反应及其对抑制层形貌的影响,取得了一些对于双相钢热镀锌具有重要意义的创新成果。研究了退火时间和退火温度的变化对合金元素选择性氧化的影响。结果表明：退火时间的延长(45s-120s)和退火温度的升高(780℃～840℃),增加了双相钢表面氧化物的密度和颗粒体积,同时使得抑制层中出现粗大的Fe-Al相晶粒。退火时间和退火温度的变化不影响表面氧化物的种类。退火过程中不同的合金元素向表面的扩散行为有较大差异。Mn元素有强烈地向表面扩散的趋势,容易在表面发生浓度富集；Cr元素向表面扩散富集的倾向较小,形成的Cr2O3数量较少；sj元素容易在晶界偏析,形成SiOx或Mn2SiO4氧化物；Mo几乎不向钢板表面扩散富集,不发生选择性氧化。通过调整退火过程中气氛的氢气含量和露点,研究了气氛与合金元素之间的气相-金属反应。结果表明：氢气含量从5%增加到20%,双相钢表面的氧化物密度增加,但是氢气含量的变化不改变表面氧化物的类型；露点从-50℃升高到-15℃,合金元素发生内氧化,外氧化物减少。采用退火中途切换露点的方法,得到在0℃/-70℃露点条件下,双相钢表面绝大部分为裸露的钢基体。研究了MnO在基体/锌液界面处与锌液中有效Al发生的铝热还原反应,得出了MnO在3s浸镀时间内能被有效Al还原的最大半径是131.6nm。同时,分析了抑制层Fe-Al晶粒的生长机理,给出了MnO尺寸与抑制层晶粒粗细分化的关系,在此基础上提出了MnO的尺寸效应。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章文献综述  11-45
  1.1 汽车轻量化和先进高强钢的发展  11-20
    1.1.1 环境气候的变化对汽车轻量化挑战  11-13
    1.1.2 先进高强度钢的发展  13-18
    1.1.3 汽车车身耐蚀性与先进高强钢镀锌  18-20
  1.2 双相钢的概述  20-28
    1.2.1 冷轧退火双相钢的成分和组织性能特征  20-23
    1.2.2 热镀锌双相钢的成分和工艺特性  23-25
    1.2.3 新型双相钢的研究与发展  25-28
  1.3 双相钢的可镀性理论及影响因素  28-42
    1.3.1 金属元素氧化热力学  29-30
    1.3.2 合金的选择性氧化  30-31
    1.3.3 合金的内氧化与外氧化  31-33
    1.3.4 影响双相钢表面氧化行为的因素  33-40
    1.3.5 提高双相钢可镀性的新工艺  40-42
  1.4 论文研究的意义及内容  42-45
    1.4.1 论文研究的意义  42-43
    1.4.2 论文的主要内容  43-45
第二章试验材料和方法  45-53
  2.1 试验材料成分  45
  2.2 试验材料制备  45-46
  2.3 CCT曲线与退火工艺  46-48
  2.4 连续退火镀锌模拟机  48-49
  2.5 组织形貌分析  49-50
    2.5.1 金相显微镜(OM)  49
    2.5.2 场发射环境扫描电镜(FE-SEM)  49
    2.5.3 透射电子显微镜(TEM)  49-50
    2.5.4 X射线衍射仪(XRD)  50
  2.6 表面分析  50-51
    2.6.1 X射线光电子能谱仪(XPS)  50
    2.6.2 俄歇电子能谱仪(AES)  50-51
  2.7 力学性能分析  51-53
    2.7.1 拉伸试验机  51
    2.7.2 显微硬度仪  51-53
第三章退火工艺对双相钢氧化物形貌及抑制层生长的影响  53-87
  3.1 引言  53
  3.2 退火等温时间对表面氧化物形貌及抑制层生成的影响  53-63
    3.2.1 等温退火镀锌试验  53-54
    3.2.2 等温退火后表面氧化物形貌  54-55
    3.2.3 等温退火后双相钢表面氧化物的XPS分析  55-56
    3.2.4 合金元素的扩散行为  56-58
    3.2.5 双相钢抑制层形貌  58-63
  3.3 退火等温温度对表面氧化物形貌及抑制层生成的影响  63-75
    3.3.1 退火温度变化试验  63-64
    3.3.2 不同退火温度下的表面氧化物SEM形貌  64-65
    3.3.3 不同退火温度下的表面氧化物XPS分析  65-67
    3.3.4 Si元素对氧化物种类及形貌的影响  67-70
    3.3.5 不同退火温度下形成的抑制层形貌  70-75
  3.4 Fe-Al界面反应及氧化物的尺寸效应  75-81
    3.4.1 钢带在锌液中的界面反应  75-78
    3.4.2 表面氧化物在界面与有效Al的反应  78-80
    3.4.3 氧化物的尺寸效应与抑制层晶粒生长  80-81
  3.5 退火工艺对微观组织和力学性能的影响  81-86
    3.5.1 不同退火温度下微观组织和力学性能的变化  82-84
    3.5.2 不同退火时间下微观组织和力学性能的变化  84-86
  3.6 本章小结  86-87
第四章退火气氛对双相钢选择性氧化行为的影响  87-123
  4.1 引言  87-88
  4.2 氢气含量的变化对双相钢表面氧化行为的影响  88-100
    4.2.1 连续退火镀锌工艺实验  88
    4.2.2 表面氧化物的SEM形貌  88-91
    4.2.3 表面氧化物的XPS分析  91-92
    4.2.4 抑制层形貌SEM分析  92-96
    4.2.5 0.4Si-DP双相钢在不同氢气含量下的氧化行为  96-100
  4.3 露点的变化对双相钢表面氧化行为的影响  100-110
    4.3.1 露点与合金元素氧化的关系  100-102
    4.3.2 露点变化对S-DP双相钢氧化行为的影响  102-106
    4.3.3 露点变化对Si元素氧化行为的影响  106-110
  4.4 退火中露点的切换对氧化行为的影响  110-117
    4.4.1 露点切换下的连续镀锌模拟实验  110-111
    4.4.2 表面氧化物的SEM形貌  111-113
    4.4.3 表面氧化物的XPS分析  113-115
    4.4.4 抑制层形貌的SEM分析  115-117
  4.5 合金元素内氧化行为下的扩散方程  117-121
    4.5.1 元素的扩散方程与Wagner模型  117-119
    4.5.2 合金元素氧化物生成热力学  119
    4.5.3 扩散方程的修正与内氧化  119-121
  4.6 本章小结  121-123
第五章钢中Si、Al含量对双相钢表面氧化物析出的影响  123-137
  5.1 引言  123
  5.2 钢中Si元素含量对表面氧化行为的影响  123-131
    5.2.1 连续退火镀锌模拟试验  123
    5.2.2 钢中Si元素的变化对氧化物形貌的影响  123-126
    5.2.3 表面氧化物的XPS分析  126-128
    5.2.4 钢中Si含量的变化对抑制层形貌的影响  128-131
  5.3 钢中Al含量对表面氧化行为的影响  131-136
    5.3.1 钢中Al元素的变化对氧化物形貌的影响  131-132
    5.3.2 表面氧化物的XPS分析  132-133
    5.3.3 钢中Al含量的变化对抑制层形貌的影响  133-136
  5.4 本章小结  136-137
第六章全文总结  137-139
参考文献  139-153
发表论文和参加科研的情况说明  153-155
附录Ⅰ 作者简介  155-157
致谢  157

相似论文

基于SVM的高速公路路面浅层病害的自动检测算法研究,U418.6
综合利用热镀锌渣制取纳米ZnO的工艺研究,TB383.1
Si-Mn系热轧双相钢在FTSR生产线的研制,TG335.5
热镀锌线气刀的控制研究,TP273
高温丙烯中氢的选择性催化氧化的研究,TQ221.212
冷轧热浸镀锌板锌层厚度不均匀性的研究,TG174.443
负载Pd催化剂上α，β-不饱和醇的选择性氧化反应研究,O643.32
高强度双相钢电阻点焊性能实验研究,TG457.11
汽车用钢与铝合金电阻点焊机理研究,TG453.9
超音速火焰喷涂耐锌腐蚀涂层材料研究,TG174.44
丙烷选择氧化制丙烯酸复合催化剂的性能表征研究,TQ225.131
SBA-15分子筛负载纳米银催化剂的制备及其对CO选择性氧化催化性能的研究,O643.36
热镀锌灰回收新工艺的研究,X781.1
氧化葡萄糖杆菌催化仲醇拆分及其相关酶的研究,TQ033
热镀锌部分消除热轧型钢残余应力有限元分析研究,TU392.1
基板表面状态对合金化热镀锌板镀层组织和性能的影响,TG174.44
热镀锌车间酸雾散发控制研究,TU834.41
热镀铝锌钢板生产技术研究,TG174.44
带钢热镀锌立式连续退火炉模化及控制研究,TG155.1
热镀锌板硅烷钝化技术与工艺研究,TG174.44
对TRIP钢及双相钢微观力学行为的研究—原位衍射实验与自洽模拟,TG142.15