粉末渗锌工艺中锌扩散的数值模拟

目的采用数值模拟法预测粉末渗锌的扩散过程。方法通过分析粉末渗锌的机理及渗锌层的形成过程,基于Fick第二定律,采用有限差分法建立了以锌为主扩散元素的渗锌模型。采用该模型模拟计算一定温度范围、一定时间内的渗锌层厚度和Zn含量随时间和温度的变化,并与相同条件下的实验测量值进行对比,验证模型的可靠性。实验制备了在360、375、390℃下分别保温4、6、8 h的渗锌样品,通过扫描电镜-能谱仪以及Smile View软件测定了样品中合金层的各相厚度和Zn含量,并与数值模拟计算结果进行对照。结果实验测定的各相含量变化与计算结果吻合较好,合金层各相厚度及总厚度与计算结果接近。该模型能很好地反映渗锌层Zn含量及厚度随时间和温度的变化规律,可以计算模拟一定温度范围、一定时间内的渗锌层厚度及Zn含量变化。结论该模型能有效预测粉末渗锌的扩散过程,可以用来指导渗锌工艺。