日前，四川工程学院材料科学与工程学院与山东省科技大学新材料研究院联合发表了《镀锌碳钢复合板在热镀锌层结构与性能研究》的文章。不同真空度的顶部轴颈“”对金属的腐蚀。 论文第一作者为林增猛博士，通讯作者为尹复兴院士和刘宝喜副研究员。 本研究从碳钢复合板宏观组织和性能的控制拓展到层间界面微观机理的探索。 研究结果表明，碳钢真空镀锌复合过程中界面氧化物的形成和演化与钢铁冶炼过程中的选择性氧化机理非常相似。 各种界面氧化物的生成、溶解和转变过程的准原位表征，为异质镀锌复合界面的冶金化学过程和机理增添了新的实验证据。
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2015年以来，项目组系统研究了碳钢复合板冷轧过程中的镀锌体温度、热轧压下量、中间层添加量、热处理制度、真空度等各种参数。 调控和优化，表征尺度也从宏观向中观、微观转变。 一系列研究结果表明：层间界面复合过程与界面氧化物的生成、破碎、溶解密切相关，界面氧化物的奥秘就像尘埃多年的记忆，各种微量合金元素会出现！ 在密封加热保温过程中，首先被氧化的并不是钢中的主要元素（Fe、Cr、Ni），而是原冶金过程中添加的各种微量脱氧剂，如Ca、Mg、Al、Mn等。 、Si等。各种复杂界面氧化物的热力学原理主要由冶金化学和物理中的氧势图（图）来确定。 而且，在随后的镀锌和冷却过程中，根据氧分压的逐渐降低以及各元素与氧的亲和力的差异，它们会分解，然后通过内氧化方式聚集，产生各种特殊的界面氧化物。
在低真空下，316L/Q235镀锌碳钢复合板的界面氧化物会在界面处发生团聚，产生类似于汤姆逊原子模型的结节（主要含有Cr2O3和SiO2），如图1所示。 而当真空度降低至10Pa时，界面氧化物以核壳颗粒结构的形式存在于界面中。 并且界面处存在两种类型的氧化物特殊钢材热轧，即MnO包裹SiO2和SiO2包裹两种核壳结构。 这主要归因于界面氧化物的分解和合金元素的选择性氧化特殊钢材热轧，如图2所示。当真空达到10-2Pa时，界面氧化物转变为非晶管状，如图3所示随着真空度降低，复合材料界面的拉伸剪切硬度不断增大（如图4所示），但剪切断裂位置从界面转移到渗碳层。 这可能归因于三个诱因：（1）在高真空下，沿镀锌包层界面的氧化物密度相当低，界面氧化物的特征从疏松的囊状复合物转变为致密的颗粒； (2)界面纳米级非晶氧化物的规格相当精细，因此此时的机理对复合板界面的强韧化起着重要作用； (3)长管状纳米氧化物还可以充当高长径比的晶须，根据剪切滞后模型，它可能破碎成多个部分，从而增强界面结合硬度，同时起到增韧作用。
图1 不同真空度下镀锌复合板界面的EPMA图：(a)105Pa； (b) 400Pa； (c) 10Pa； (d) 10-2Pa。
图2 复合板界面氧化物在10 Pa真空下的TEM像：(a,c)氧化物的核壳结构； (b) (a)中核壳结构界面的HRTEM图像； (d) (c) 图 III 中的 SAED。
图3 不同真空度下复合板界面氧化物的TEM和EDS扫描图像：(a)105Pa； (b) 10Pa； (c) 10-2Pa。
图4 不同真空度下镀锌碳钢复合板的拉剪挠度-位移曲线及拉剪样品示意图。
真空镀锌界面氧化物的类型、组成、成分、分布和规格差异很大，这给微观规格的表征带来了异常的复杂性和不可预测性。 这项研究仅揭示了界面氧化物复杂演化规律的“冰山一角”。 相关的深入研究还需要继续进行，这将为碳钢复合板层间界面的调控和优化设计提供更好的材料。 目前，多层构造和层状复合技术已成为小型核电制造领域的关键技术。 碳钢复合板的界面复合机理与冷轧复合机理具有相同的目标，都侧重于界面氧化物的演化及其对宏观热性能的影响。 。 因此，不断深入地探索层与层之间的界面，必将推动大国重型装备建设的理论和技术创新。
*感谢作者团队对本文的大力支持。
