微量合金元素对Zn-Cu-Ti合金显微组织与性能的影响

通过在Zn-Cu-Ti合金中同时添加微量Cr、Mg和Cr、Ni元素,获得了Zn-1.0Cu-0.1Ti、Zn-1.0Cu-0.1Ti-0.05Cr-0.05Mg、Zn-1.0Cu-0.1Ti-0.05Cr-0.05Ni(质量分数,%)合金,并通过熔铸、热轧和冷轧处理制备了合金板材,对合金的显微组织、力学性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能进行分析。结果表明:Zn-Cu-Ti合金中同时添加Cr、Mg和Cr、Ni元素后,合金力学性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能均明显提高。Zn-1.0Cu-0.1Ti-0.05Cr-0.05Mg合金抗拉强度达到343 MPa,伸长率达到40%,蠕变速率为1.38×10^(−9)s^(−1),腐蚀电位为−1.076 V,腐蚀电流密度为8.306×10^(−6)A/cm^(2),表现出最优的综合性能。合金的强化机制主要为固溶强化与析出弥散强化,细小弥散第二相有利于提高合金的抗蠕变性能,添加合金元素后,合金表面形成的致密钝化层和无粗大析出相提高了合金耐蚀性。同时,减少单道次冷轧变形率可抑制CuZn5相的形变诱导析出。

Al-Zn-Mg-Cu系合金熔铸过程含Ti化合物聚集机理研究

本研究针对Al-Zn-Mg-Cu系合金熔铸过程含Ti化合物聚集问题,通过锻件本体探伤缺陷分析、含Ti化合物聚集机理研究,结合PoDFA法离线测渣分析,探明了含Ti化合物聚集产生环节及产生机理。研究表明:含Ti化合物聚集为锻件产生探伤缺陷的主要原因之一,聚集产生的主要环节为在线除气过程,主要有三种聚集产生机制,即含Ti颗粒自发聚集、与氧化膜的伴生及氯化物的促进作用。并在此基础上给出了含Ti化合物聚集的控制措施,实现了该类化合物聚集的有效控制,进而显著提升了某类锻件的探伤合格率。

热浸Zn-Ti合金镀层的显微组织与耐蚀性能

为了抑制热浸镀锌过程中因含硅活性钢引起的镀层超厚生长,采用在纯锌浴中加Ti的方法,研究了0.09%Si钢在几种Ti含量低于0.1%的锌浴中热浸镀获得的镀层组织,并采用盐雾腐蚀、电化学极化以及X射线光电子能谱等方法,研究了Zn和Zn-Ti镀层的耐蚀性能.结果表明;随着锌浴中Ti含量的增加,Ti对ζ相生长的抑制作用增强,有效地抑制了含硅活性钢镀层的超厚生长,(ζ+δ)合金相层厚度逐渐减薄;当Ti含量大于0.05%时,镀层中出现Γ2粒子;Zn-Ti合金镀层在5%NaC l溶液中发生自发腐蚀的倾向小于Zn镀层,其极化电阻增大,腐蚀电流密度减小,耐蚀性能提高;Zn-Ti镀层表面形成的氧化膜由ZnO和TiO2组成.锌钛合金镀层的耐腐蚀性能优于纯锌镀层是由于在镀层表面形成了更加稳定的TiO2膜.

热浸镀Zn-Ti及Zn-Ti-Al合金层的耐蚀性能

针对三元合金耐腐蚀机理研究不足的问题,制备了Zn-Ti和Zn-Ti-Al热浸镀合金层,运用电化学极化、中性盐雾试验等方法对比研究了2种镀层的耐腐蚀性能。结果表明:Zn-Ti合金镀层平均腐蚀速率仅约为纯锌镀层的1/3;合金镀层自腐蚀电位正移,其中Zn-0.06%Ti镀层的自腐蚀电位较纯Zn镀层正移了37.1mV,腐蚀电流密度也减小了近40%,Zn-Ti-Al镀层耐蚀性能降低不大。加入微量Ti可明显改善镀层的耐蚀性能,而Al的进一步增加虽可以改善合金流动性能,但对镀层耐蚀性能的提高不明显。

Ti对高Al-Zn合金组织性能的影响

研究了Ti对高Al-Zn合金组织性能的影响,确认加Ti处理后高Al-Zn合金中异质晶核的存在,并分析测定了异质晶核的化学成分与晶体结构在此基础上提出了Ti细化高Al-Zn合金α′相的机理:异质晶核是立方体质点Al_5Ti_2Zn相。

挤压Zn-Cu-Ti合金的组织及其力学性能

采用Zn-Ti中间合金等制备了不同铜含量的锌合金,370℃/4h均匀化后在300℃对合金进行了热挤压加工。通过X射线衍射分析、扫描电镜分析和能谱分析以及力学性能测试,研究了合金的微观组织和力学性能之间的关系。结果表明,Zn-Cu-Ti合金主要由锌的固溶体η相,TiZn15相和CuZn4相组成,Ti元素的加入细化了合金的显微组织,提高了合金的力学性能;热挤压过程中,合金发生动态再结晶和局部再结晶晶粒长大现象,TiZn15相和CuZn4相被破碎后沿挤压方向分布于晶界处,有助于阻碍再结晶晶粒的长大;Cu含量在0.5%~3.0%范围内,随着含铜量的增加,Zn-Cu-Ti合金的强度和硬度增大,当Cu含量超过2.0%时伸长率有下降趋势;由于挤压过程中发生了动态再结晶在一定程度上抵消了加工引起的硬化,合金挤压态硬度较铸态硬度提高不大。

Urea-ZnCl_2离子液体中电沉积Zn-Ti合金

本文研究了TiCl4对Urea-ZnCl2离子液体体系电化学行为的影响。结果表明:TiCl4的加入能够提高Urea-ZnCl2离子液体的电导率,促进钛以Zn-Ti合金的形式沉积。在铜基体上进行恒电位沉积,可获得均匀致密的Zn-Ti合金层,且晶粒尺寸随沉积温度的升高而增大。

机械镀Zn-Ti复合镀层的性能

在机械镀锌中添加钛盐,获得了Zn-Ti复合镀层,使得镀层具有比纯锌镀层更加优良的耐蚀性能。试验中利用体视显微镜、扫描电子显微镜观察分析了机械镀Zn-Ti复合镀层的表面形貌和断口结构,对其孔隙率、结合强度、耐腐蚀性等性能进行检测,并分析添加钛盐对镀层性能的影响。结果表明:机械镀Zn-Ti复合镀层是一种综合性能优良的防护镀层,比机械镀纯锌层外观更为均匀光滑,无贯穿性孔隙,结合力和耐腐蚀性均优于机械镀锌层。

顺酐气相加氢Cu-Zn-Ti催化剂的研究

以共沉淀法制备了Cu-Zn-Ti系列催化剂,采用XRD、XPS、TPR等分析手段,表征了催化剂结构,进行了顺酐气相加氢的活性评价。结果表明,用TiO2作载体材料可以取得较大的比表面积。Cu-Zn-Ti是优良的顺酐气相加氢催化剂,且γ-丁内酯收率最高可达到98％。同时对Cu-Zn-Ti催化剂催化顺酐加氢反应机理进行了探讨。

稀土La对Zn-Cu-Ti合金显微组织和力学性能的影响

研究稀土La对Zn-Cu-Ti合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:适量添加La有利于固液界面前沿成分过冷区的形成,促进形核,细化晶粒,阻滞枝晶的进一步生长;大部分La与Cu生成高熔点、高稳定的La Cu6和La Cu4;随着La添加量的增加,硬脆、粗大的初晶相εp转变为更加细小弥撒的εⅡ相,且共晶组织Ti Zn16相层片间距更加细小,推迟裂纹的萌生和发展,提高合金的塑性,合金的断裂机制由脆性向韧性过渡;当添加0.1%La及0.5%La(质量分数)后,合金的平均晶粒尺寸分别降低70%和72.3%,而塑性则分别增加7%和33.33%;Zn-Cu-Ti合金中第二相的强化效果远大于细晶的强化效果,这也是合金强度先降低而后升高的原因。

微量元素Cr、Mg对Zn-Cu-Ti合金力学和蠕变性能的影响

采用熔铸、挤压的方法制备了添加Cr、Mg等微量元素的Zn-Cu-Ti系合金,通过蠕变试验测定了合金的拉伸蠕变性能,借助SEM、EDS等手段对合金蠕变前后显微组织进行了观察和分析。结果表明:添加微量元素可降低Zn-Cu-Ti合金常温蠕变速率,提高合金蠕变抗力。其中添加了Cr元素的Zn-Cu-Ti合金抗拉强度、蠕变性能都有一定的提高;添加了微量元素Mg的Zn-Cu-Ti合金抗拉强度有一定提高,其蠕变抗力有大幅度提高。Zn-Cu-Ti系合金的常温蠕变机制为位错在晶内的滑移机制,固溶强化和晶界处的第二相颗粒能提高合金的抗蠕变性能。

不同锌钛比对纳米钛酸锌(ZnO-TiO_2)体系成分的影响

以工业偏钛酸、硫酸锌、氨水为主要原料,用直接沉淀法并进行热处理得到钛酸锌粉体,并用XRD对产物成分进行了检测。结果表明,不同的锌钛比对钛酸锌(ZnO-TiO2)体系的成分有较大影响。

Zn_(100-x)Ti_x合金电极的电化学性能

用固相扩散法制备了 Zn10 0 -x Tix 合金 ,并用电化学方法研究其在碱液中的腐蚀等性能。实验结果表明 ,金属 Zn由于 Ti的加入 ,使合金电极的腐蚀电位 Ecorr正移 ,改善电极在循环过程中活性物质 Zn的沉积性能 ,合适 Ti含量的合金电极可以获得较正的致钝电位 φp和较高的维钝电流密度 ,以及较好的氧化还原反应可逆性 ,并有消除电解液中锌酸盐的过饱和现象的可能。但 Ti的添加同时也使合金电极腐蚀电流密度 icorr增大 ,析氢过电位 η降低 ,阳极极化加大。实验结果表明 ,Zn10 0 -x Tix 合金中 x=5时的电极综合性能较好 ,其第 3 0和 3 5周时放电容量分别达到 3 2 1和 2 78m A· h/ g。

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定高纯铝中Fe、Cu、Mg、Zn、Ti

建立了用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定高纯铝中Fe、Cu、Mg、Zn、Ti的方法。详细讨论了基体元素和共存元素对分析元素的光谱干扰,以及盐酸用量的影响;选择了合适的分析谱线,同时得出了各元素的检出限。证明用基体匹配的方法在Fe 259.940nm、Cu 327.396nm、Mg279.079nm、Zn 213.856nm、Ti 334.941nm处可准确、可靠地测定高纯铝中含量范围在0.001%~0.01%的Fe、Cu、Mg、Zn、Ti元素。

热处理对变形Zn-Cu-Ti合金组织和性能的影响

采用真空熔炼—热挤—冷轧的工艺制备了Zn-Cu-Ti合金,分析了合金的显微组织及演变过程,研究了不同热处理工艺对Zn-Cu-Ti合金中的第二相和力学性能的影响。随着退火温度的升高,第二相的长大程度和溶解程度均增大,合金的硬度升高至77HV,抗拉强度升高至312 MPa;随着退火时间的延长,第二相不断增大,合金的硬度也不断提高;随着退火温度升高,在第二相的溶解程度和第二相的长大程度的交互作用下,合金的塑性先降低后升高。

Zn-Cu-Ti合金研究现状及发展方向

综述了国内外Zn-Cu-Ti合金研究和应用的现状及发展趋势。指出优化工艺参数、提高轧制效率、探讨合金元素对材料性能的影响及改善合金的耐腐蚀能力是提高我国Zn-Cu-Ti合金加工水平及应用规模的重要突破口。

高密度磁记录用Zn-Ti替代钡铁氧体微粉磁性的温度特性研究

Zn-Ti替代的钡铁氧体颗粒的结构和磁性非常适合于磁记录 ,为了阐明这些颗粒的磁性对温度的依赖性 ,用盐熔法制备出了掺杂含量在 x=0 .0～ 0 .50之间变化的 Ba Fe10 .8-2 x Znx Tix O19颗粒。用适用于多晶体的趋近饱和定律估计了上述颗粒的饱和磁化强度 Ms、磁各向异性场 HA和磁晶各向异性常数K1;并用热力学关系定出了居里温度 Tc。实验表明 ,随着 x的增大 ,居里温度 Tc降低 ;而晶格参数 a、c及饱和磁化强度 Ms在 x=0 .2 0时具有不太明显的最大值。样品在不同 x值下的 Hc( T)曲线表明 :所有的颗粒在室温范围内都具有正的温度系数 ,而且温度系数随 x的增大而降低。文中对 Ms( T)、HA( T)和 K1( T)

Ti-Zn催化剂合成及降解卷烟厂蒸叶废水的研究

采用溶胶-凝胶与水热相结合的方法合成了Ti-Zn复合催化剂,借助XRD、SEM、BET、UV-Vis等多种技术对其进行了表征,并将其用于卷烟厂蒸叶废水的光催化处理,考察了Ti-Zn比及投放量对催化剂光催化活性的影响规律。XRD分析表明,复合催化剂X射线衍射谱图中出现锐钛矿相TiO2的特征衍射峰,说明复合催化剂中的Ti以TiO2晶体形式存在,但谱图中并没有出现ZnO的特征衍射峰;UV-Vis吸收光谱表明,复合催化剂相比纳米TiO2其在紫外光区的吸收增强,即复合催化剂对光具有更高的利用率,但Ti-Zn比对复合催化剂吸收光谱影响不大。光催化实验表明,Ti-Zn复合催化剂的光催化活性明显高于纳米TiO2催化剂,且其光催化活性与Ti-Zn比及催化剂投放量有关,随着掺杂量及投放量的增加光催化活性均表现出了先增后降的变化趋势,当Ti-Zn比为10:1(摩尔比),投放量为1000mg/L左右时Ti-Zn复合催化剂对卷烟厂蒸叶废水表现出了较好的处理效果,废水COD去除率达到76.7%。

应变速率及环境介质对Zn-Cu-Ti合金应力腐蚀行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)等方法研究了挤压态Zn-1.0Cu-0.2Ti(wt%)合金在空气、自来水及3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为及应变速率对合金SCC行为的影响。结果表明,应变速率为1×10-6s-1时,合金的SCC敏感性最大;在1×10-6s-1的应变速率下,合金在自来水与3.5%NaCl溶液中的SCC敏感性比空气中弱。

Zn-Cu-Ti合金的力学性能及腐蚀性能研究进展

Zn-Cu-Ti合金是一种应用前景十分广阔的锌基合金。将Cu、Ti元素加入锌基体中,不但能使材料硬化,而且可有效提高材料的抗蠕变性能,其良好的综合力学性能可与铜合金相当,且密度更低。Zn-Cu-Ti合金继承了金属锌极佳的耐蚀性,用其板材替代传统的镀锌板,在大气环境中作为屋顶覆盖材料可使使用年限延长几十倍。我国的锌矿资源储量和产量均居世界前列,但Zn-Cu-Ti合金在锌的应用中占比极低。首先,目前Zn-Cu-Ti合金的应用领域较单一,作为建筑墙板和屋顶用材,国内加工成卷板的处理工艺存在较多不足,高质量的卷板还需要进口。其次,Zn-Cu-Ti合金在自然大气环境中具有极佳的耐蚀性,但在特殊腐蚀环境下的腐蚀机理研究极不清晰。最后,Zn-Cu-Ti合金在高温和低温环境中的力学性能仍较差,对其力学性能的研究还没有统一的结论。这些均限制了该合金在其他领域的应用。近年来,国内外学者积极探索锌合金改性技术,新开发的锌合金压铸件形状精密且复杂,常用来制作轴承、模具、耐磨和减震部件等。研究已证实,选择合理的工艺将可大幅提升Zn-Cu-Ti合金的力学性能和耐蚀性能,如机械加工及热处理可以改变化合物相的尺寸、分布和金属离子的固溶度等。适当增加Cu含量可提高合金的硬度及抗拉强度;Ti对锌合金韧性有一定的改善作用;加入Gr、Mg和稀土等元素会改变合金相组成、晶粒尺寸以及腐蚀层结构等,进而改善合金的力学性能及腐蚀性能。在实验中,实验设计包括改变合金成分比例,添加微量金属元素,改进制备、加工和热处理工艺等。力学性能测试主要包括硬度、抗拉强度、塑性和韧性等。腐蚀性能测试包括合金自腐蚀速率、电化学腐蚀和应力腐蚀开裂等。分析方法除微观结构、相组成测试外,还包括利用腐蚀层致密度分析合金耐蚀性能及建立数学模型等。从长期来看,Zn-Cu-Ti合金在锌的消费结构中的比例将会逐渐增长。在应用中,Zn-Cu-Ti合金也将成为电器用材、五金用材、汽车部件和涂层材料等的优质替代材料。本文结合Zn-Cu-Ti合金的特点,阐述国内外Zn-Cu-Ti合金在力学性能和耐腐蚀性能上的研究进展,总结Zn-Cu-Ti合金制备工艺、成型工艺以及腐蚀方面的基础理论研究成果。同时,结合Zn-Cu-Ti合金的应用前景,展望Zn-Cu-Ti合金更广泛的应用,以期为Zn-Cu-Ti合金的开发和应用提供必要的参考。