鋅與鋅合金及應(yīng)用

第1篇 緒論及鋅的特性
第１章 緒論1
1.1 鋅、鋅合金與鋅基材料的性能特點(diǎn)及應(yīng)用1
1.2 鋅的資源3
1.3 鋅的生產(chǎn)4
１.３.１人類使用和生產(chǎn)鋅的歷史4
１.３.２鋅生產(chǎn)方法概述7
1.4 鋅的生產(chǎn)、消費(fèi)和鋅礦的開采11
1.5 鋅的消費(fèi)結(jié)構(gòu)13
第２章 鋅的特性15
2.1 鋅的原子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)及其對(duì)鋅物理化學(xué)性質(zhì)的影響15
２.１.１鋅的原子結(jié)構(gòu)15
２.１.２導(dǎo)電性和電離能15
２.１.３蒸發(fā)潛熱和沸點(diǎn)16
２.１.4 熔點(diǎn)和熔化潛熱16
２.１.５表面張力17
２.１.６化學(xué)親和力17
２.１.７原子直徑的影響18
２.１.８晶體結(jié)構(gòu)18
2.2 鋅的物理性能20
2.3 鋅的化學(xué)性能和電化學(xué)性能22
２.３.１鋅的化學(xué)性能22
２.３.２鋅的電化學(xué)性能22
2.4 鋅的力學(xué)性能26
２.４.１鋅在常溫時(shí)的力學(xué)性能26
２.４.２純度、溫度及加工狀態(tài)對(duì)鋅力學(xué)性能的影響26
2.5 鋅及其合金的工藝性能28
2.6 雜質(zhì)對(duì)鋅性能的影響30
2.7 鋅合金的類型31
第2篇 防腐蝕鋅合金
第３章 鋅的腐蝕性能及其在防腐蝕各領(lǐng)域的應(yīng)用32
3.1 鋅在大氣中的腐蝕情況32
３.１.１影響鋅大氣腐蝕性能的因素32
３.１.２鋅在不同大氣中的腐蝕情況34
3.2 鋅在水中的腐蝕36
３.２.１ｐＨ值的影響36
３.２.２溫度的影響37
３.２.３充氣對(duì)鋅在水中腐蝕速率的影響37
３.２.４ＣＯ２含量的影響38
３.２.５碳酸鹽類的影響38
３.２.６鋅與酸、堿、鹽的作用41
３.２.７雨水對(duì)鋅的作用41
３.２.８鋅中雜質(zhì)含量對(duì)鋅腐蝕速率的影響42
3.3 鋅在土壤中的腐蝕42
３.３.１土壤環(huán)境的基本特點(diǎn)42
３.３.２土壤腐蝕的影響因素43
３.３.３鋅在各種土壤中的腐蝕性44
３.３.４建筑材料對(duì)鋅的腐蝕45
3.4 雙金屬腐蝕45
3.5 鋅在防腐蝕領(lǐng)域中的應(yīng)用46
第４章 熱鍍鋅及鋅合金48
4.1 熱浸鍍鋅層的結(jié)構(gòu)和性能48
４.１.１ＦｅＺｎ二元合金系統(tǒng)狀態(tài)圖48
４.１.２鋼鐵熱鍍鋅層的結(jié)構(gòu)、各相層的性質(zhì)及其形成過(guò)程49
４.１.３影響熱浸鍍鋅層結(jié)構(gòu)的因素51
4.2 鋼材熱鍍鋅67
４.２.１鍍鋅鋼板的腐蝕過(guò)程67
４.２.２熱浸鍍鋅層的耐蝕性和鍍鋅鋼板的使用壽命68
4.3 鋼材熱鍍鋅鋁合金70
４.３.１熱浸鍍鋁層的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)70
４.３.２熱鍍鋅鋁合金的研制70
４.３.３鋅鋁二元合金相圖71
４.３.４熱鍍鋅鋁合金的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)及其性能特點(diǎn)72
４.３.５熱鍍鋅鋁合金鋼板的性能78
4.4 高耐蝕鋅鋁鎂合金鍍層93
４.４.１Ｚｎ６％Ａｌ３％Ｍｇ合金鍍層鋼板93
４.４.２Ｚｎ１１％Ａｌ３％Ｍｇ０.２％Ｓｉ合金鍍層鋼板99
4.5 其他合金鍍層鋼板106
４.５.１Ｚｎ０.５％Ｍｇ合金鍍層鋼板106
４.５.２ＺｎＮｉ合金鍍層109
４.５.３ＺｎＢｉ合金鍍層112
４.５.４ＺｎＳｎ合金鍍層113
4.6 熱鍍鋅用的鋅鍋及熔鋅操作要點(diǎn)114
４.６.１鍍鋅鍋的發(fā)展過(guò)程114
４.６.２金屬鋅鍋115
４.６.３陶瓷鋅鍋117
４.６.４鋅浴中鋅渣與浮渣的形成、影響及減渣除渣措施119
第５章 電鍍、機(jī)械鍍、滲鍍、熱噴涂及富鋅漆用鋅及鋅合金125
5.1 電鍍鋅及鋅合金125
５.１.１電鍍鋅的特點(diǎn)125
５.１.２電鍍鋅電解液類型、特點(diǎn)及鍍鋅層使用壽命125
５.１.３鍍鋅層的鉻酸鈍化處理127
５.１.４鐵系電鍍鋅合金128
５.１.５其他電鍍鋅合金131
５.１.６幾種主要電鍍鋅合金的性能比較133
５.１.７電鍍鋅合金國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況133
5.2 機(jī)械鍍和黏附鍍134
５.２.１機(jī)械鍍134
５.２.２黏附鍍134
５.２.３機(jī)械鍍的特性與應(yīng)用135
5.3 滲鍍鋅135
５.３.１滲鍍工藝過(guò)程135
５.３.２滲鍍鋅層的特性136
５.３.３滲鍍鋅的應(yīng)用137
5.4 熱噴涂鋅及鋅合金137
５.４.１熱噴涂設(shè)備137
５.４.２熱噴涂工藝140
５.４.３噴涂材料140
５.４.４熱噴涂涂層特性142
５.４.５鋅噴涂的應(yīng)用143
5.5 富鋅漆144
５.５.１富鋅漆的組成及其性能144
５.５.２富鋅漆和熱浸鍍鋅的比較與選用146
５.５.３鋅粉/氧化鋅體系146
第６章 犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)系統(tǒng)中的犧牲陽(yáng)極鋅和鋅合金148
6.1 犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)原理與電偶序148
６.１.１犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)原理148
６.１.２電偶序149
6.2 犧牲陽(yáng)極材料概論150
６.２.１對(duì)犧牲陽(yáng)極材料的要求150
６.２.２常用犧牲陽(yáng)極材料的種類及其特點(diǎn)151
6.3 鋅和鋅合金犧牲陽(yáng)極153
６.３.１高純鋅犧牲陽(yáng)極153
６.３.２ＺｎＡｌＣｄ三元合金犧牲陽(yáng)極154
６.３.３ＺｎＡｌ合金犧牲陽(yáng)極157
６.３.４其他鋅合金犧牲陽(yáng)極160
６.３.５犧牲陽(yáng)極的規(guī)格161
6.4 犧牲陽(yáng)極的其他用途163
６.４.１犧牲陽(yáng)極用作接地極163
６.４.２犧牲陽(yáng)極用作接地電池164
６.４.３犧牲陽(yáng)極用于接地排流和安全防范164
第3篇 鑄造鋅合金系列
第７章 鑄造鋅合金166
7.1 鑄造鋅合金的發(fā)展過(guò)程166
7.2 鑄造鋅合金的牌號(hào)及其性能167
７.２.１我國(guó)鑄造鋅合金牌號(hào)的表示方法和鑄造鋅合金國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)167
７.２.２國(guó)外有關(guān)鑄造鋅合金的標(biāo)準(zhǔn)168
７.２.３國(guó)內(nèi)外鑄造鋅合金標(biāo)準(zhǔn)中部分鋅合金相應(yīng)牌號(hào)合金成分含量的對(duì)比172
７.２.４鑄造鋅合金的物理性能172
７.２.５鑄造鋅合金的力學(xué)性能175
7.3 鑄造鋅合金的組織及性能176
７.３.１ＺｎＡｌ二元合金相圖176
７.３.２Ｚｎ中加Ａｌ的作用178
７.３.３ＺｎＣｕ二元相圖及Ｚｎ中加Ｃｕ的影響178
７.３.４ＺｎＡｌＣｕ三元合金及其相圖180
７.３.５ＺｎＭｇ二元合金及其相圖182
７.３.６ＺｎＡｌ合金中加Ｓｉ的作用183
７.３.７ＺｎＡｌ合金中加稀土的作用184
７.３.８Ｎｉ、Ｍｎ、Ｔｉ等少量合金元素的作用和Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｆｅ等雜質(zhì)的影響189
７.３.９鑄造鋅合金的性能老化及其防范措施190
７.３.１０鑄造鋅鋁合金的耐腐蝕性194
７.３.１１熱處理對(duì)鋅鋁合金性能的影響198
７.３.１２鑄造鋅合金的蠕變性能205
７.３.１３鑄造鋅合金的疲勞性能209
７.３.１４鑄造鋅合金的高溫及低溫性能212
７.３.１５鑄造鋅合金的組織、特點(diǎn)及用途217
7.4 鋅與鋅合金的熔煉特性222
７.４.１鋅和鋅合金在熔煉過(guò)程中的氧化行為222
７.４.２鋅與鋅合金熔煉時(shí)影響氧化燒損的因素及降低氧化燒損的措施227
７.４.３鋅與鋅合金的揮發(fā)性與吸氣性228
７.４.４鋅合金熔體的凈化處理229
７.４.５鋅合金熔體的變質(zhì)、細(xì)化處理233
７.４.６鑄造鋅合金熔煉工藝要點(diǎn)239
7.5 鋅合金的鑄造特性241
７.５.１壓鑄鋅合金的鑄造特性241
７.５.２重力鑄造鋅合金的鑄造特性243
7.6 鑄造鋅合金的綜合評(píng)價(jià)250
７.６.１各個(gè)鋅鋁合金的性能評(píng)價(jià)250
７.６.２鑄造鋅合金的共同特性251
第８章 鑄造鋅合金的摩擦磨損特性和阻尼性能253
8.1 鋅鋁合金作為耐磨材料的發(fā)展過(guò)程253
8.2 ЦАМ系列鋅鋁耐磨合金的性能253
8.3 鑄造鋅鋁合金ZA12與ZA27的摩擦磨損性能254
８.３.１鑄造鋅鋁合金ZA12、ZA27在潤(rùn)滑油中的滑動(dòng)摩擦性能254
８.３.２ZA12、ZA27在干摩擦及邊界潤(rùn)滑條件下的摩擦磨損性能256
８.３.３鋅合金的摩擦磨損特性與合金的組織及加硅、加稀土的影響259
８.３.４ZA12、ZA27合金用作軸承時(shí)的pv值曲線和使用溫度等因素的影響260
8.4 鑄造高鋁鋅合金（含Al30%～45%）的摩擦磨損性能264
８.４.１ZAC303、ZAC403和ZAC45C三種高鋁鋅合金的耐磨性能264
８.４.２高鋁鋅基合金ZA43的摩擦磨損性能266
8.5 鑄造鋅鋁合金的阻尼性能270
８.５.１減振材料的提出270
８.５.２減振合金阻尼性能的表征與量度271
８.５.３減振合金的種類及鋅鋁減振合金的減振機(jī)制273
８.５.４鋅鋁減振合金的成分及性能274
第９章 鋅合金在模具中的應(yīng)用279
9.1 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用鋅合金模具的發(fā)展過(guò)程279
9.2 模具用鋅合金的成分和性能279
9.3 鋅合金作為模具材料的性能特點(diǎn)280
9.4 鋅合金拉延成形模280
９.４.１鋅合金拉延成形模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)281
９.４.２鋅合金拉延成形模的制造工藝282
9.5 鋅合金沖裁模285
９.５.１鋅合金模具沖裁過(guò)程的特點(diǎn)285
９.５.２鋅合金沖裁模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)286
９.５.３鋅合金沖裁模制模工藝288
９.５.４鋅合金沖裁模具的安裝調(diào)試及使用290
9.6 鋅合金鋼皮導(dǎo)板沖裁模和鋼帶沖裁模291
９.６.１鋅合金鋼皮導(dǎo)板沖裁模291
９.６.２鋅合金鋼帶沖裁模293
9.7 鋅合金塑料模294
９.７.１熱塑性塑料成形工藝條件295
９.７.２塑料模結(jié)構(gòu)295
９.７.３制模工藝296
第4篇 變形鋅合金系列
第１０章 鋅與鋅合金的塑性變形行為300
10.1 鋅晶體的塑性變形行為與變形機(jī)制300
１０.１.１鋅晶體的滑移面及滑移方向300
１０.１.２滑移時(shí)晶面的轉(zhuǎn)動(dòng)301
１０.１.３鋅晶體滑移時(shí)的臨界分切應(yīng)力303
１０.１.４鋅單晶體的應(yīng)力應(yīng)變曲線及切變強(qiáng)化304
１０.１.５鋅晶體的孿生變形306
１０.１.６鋅單晶的彎曲和扭折308
１０.１.７斷裂和解理310
１０.１.８鋅多晶體的塑性變形311
10.2 鋅的軋制變形行為312
１０.２.１鋅鑄錠312
１０.２.２鋅的熱軋313
１０.２.３鋅的冷軋315
１０.２.４退火與再結(jié)晶319
10.3 鋅加工材力學(xué)性能的各向異性323
１０.３.１鋅加工材力學(xué)各向異性的生成及其對(duì)沖壓生產(chǎn)的影響323
１０.３.２軋制工藝對(duì)鋅材力學(xué)各向異性的影響325
１０.３.３退火對(duì)鋅加工材力學(xué)各向異性的影響328
１０.３.４加入物對(duì)鋅加工材力學(xué)各向異性的影響330
第１１章 各類變形鋅合金的成分、性能及應(yīng)用331
11.1 各合金元素對(duì)變形鋅合金力學(xué)性能的影響331
11.2 鋅鉛鎘系合金333
１１.２.１電池用鋅合金333
１１.２.２印刷用鋅合金346
１１.２.３小五金用鋅合金347
１１.２.４鋅鉛鎘系合金成分、性能、用途綜述347
11.3 鋅鋁、鋅鋁銅及鋅鋁鎂合金349
１１.３.１鋅鋁及鋅鋁銅加工合金349
１１.３.２鋅鋁銅耐磨合金352
１１.３.３鋅鋁鎂合金354
11.4 鋅銅系鋅銅合金及鋅銅鈦合金355
１１.４.１鋅銅合金355
１１.４.２鋅銅鈦合金356
11.5 超塑鋅合金364
１１.５.１發(fā)展過(guò)程364
１１.５.２金屬超塑性變形的特性365
１１.５.３按照實(shí)現(xiàn)超塑性的條件對(duì)超塑性分類366
１１.５.４超塑性材料變形時(shí)的組織結(jié)構(gòu)變化367
１１.５.５鋅基超塑合金的成分、組織及超塑性能369
１１.５.６幾種常用鋅鋁超塑合金的室溫力學(xué)性能374
１１.５.７已知的鋅基超塑合金的牌號(hào)及其超塑性374
１１.５.８超塑鋅鋁合金的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)375
１１.５.９鋅鋁合金的超塑成形方法376
１１.５.１０超塑鋅合金的應(yīng)用范圍380
第１２章 變形鋅合金的生產(chǎn)工藝及設(shè)備382
12.1 變形鋅合金的熔煉382
１２.１.１熔煉工藝要點(diǎn)382
１２.１.２變形鋅合金熔煉設(shè)備384
12.2 鋅錠的鑄造384
１２.２.１錠模鑄造384
１２.２.２連續(xù)鑄造技術(shù)386
12.3 鋅合金的軋制391
１２.３.１變形鋅合金軋制時(shí)的力學(xué)條件391
１２.３.２軋制傳動(dòng)負(fù)荷與單位能耗曲線409
１２.３.３鋅合金的軋制工藝及設(shè)備416
12.4 國(guó)內(nèi)外幾個(gè)有代表性的鋅材加工廠主要工藝技術(shù)裝備概況427
第１３章 鋅及鋅合金的焊接和鋅基合金釬料429
13.1 鋅及其合金的焊接特點(diǎn)429
13.2 電阻焊429
13.3 氣焊431
13.4 電弧焊432
１３.４.１鎢極氬弧焊432
１３.４.２熔化極氬弧焊433
１３.４.３電弧焊接的蠕變性能和沖擊韌性434
13.5 鋅合金的釬焊434
１３.５.１釬焊的基本情況434
１３.５.２焊前處理435
１３.５.３鋅合金釬焊用釬料435
１３.５.４鋅合金釬焊用釬劑438
13.6 鋅合金焊接件的腐蝕性能438
13.7 鋅基合金釬料及含鋅合金釬料440
１３.７.１鋅基合金釬料及含鋅合金釬料的應(yīng)用領(lǐng)域440
１３.７.２鋅基合金釬料及含鋅合金釬料的成分及特性440
第5篇鋅基材料及其新技術(shù)
第１４章 鋅基復(fù)合材料442
14.1 金屬基復(fù)合材料的發(fā)展過(guò)程442
14.2 金屬基復(fù)合材料的分類443
１４.２.１按增強(qiáng)材料形態(tài)分類443
１４.２.２按金屬基體分類444
14.3 金屬基復(fù)合材料的特點(diǎn)444
14.4 金屬基復(fù)合材料對(duì)復(fù)合原料的要求及復(fù)合原則445
１４.４.１纖維復(fù)合材料445
１４.４.２顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料446
14.5 復(fù)合材料的界面及相容性446
１４.５.１界面的相容性446
１４.５.２界面類型及晶面結(jié)合447
14.6 增強(qiáng)相的類型及其基本性質(zhì)447
１４.６.１纖維增強(qiáng)體的性質(zhì)447
１４.６.２晶須增強(qiáng)體的性能449
１４.６.３顆粒增強(qiáng)體的性能449
14.7 鋅基復(fù)合材料450
１４.７.１纖維增強(qiáng)體鋅基復(fù)合材料450
１４.７.２顆粒增強(qiáng)體復(fù)合材料453
１４.７.３增強(qiáng)體對(duì)復(fù)合材料摩擦性能的影響457
14.8 鋅基復(fù)合材料的制備工藝458
１４.８.１金屬基復(fù)合材料制備工藝概述458
１４.８.２固態(tài)法458
１４.８.３液態(tài)及半固態(tài)鑄造法459
１４.８.４噴涂、噴射與電沉積制備復(fù)合材料463
１４.８.５原位復(fù)合成形制備復(fù)合材料464
14.9 鋅鋁硅合金及球硅增強(qiáng)鋅基復(fù)合材料466
１４.９.１鋅鋁硅合金中的硅相467
１４.９.２鋅鋁硅合金的性能467
１４.９.３球硅增強(qiáng)鋅基復(fù)合材料469
第１５章 新技術(shù)助推氧化鋅開展新的應(yīng)用領(lǐng)域474
15.1 氧化鋅的應(yīng)用與研究發(fā)展過(guò)程474
15.2 ZnO的結(jié)構(gòu)與性能475
15.3 ZnO納米線的場(chǎng)發(fā)射特性及其應(yīng)用476
１５.３.１場(chǎng)發(fā)射原理及ZnO納米線的發(fā)射性能476
１５.３.２影響ＺｎＯ低維材料場(chǎng)發(fā)射性能的因素477
15.4 ZnO半導(dǎo)體薄膜及摻鋁氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的特性與應(yīng)用478
１５.４.１ＺｎＯ及ＺＡＯ半導(dǎo)體薄膜的光學(xué)電學(xué)性能478
１５.４.２ＺＡＯ薄膜的濕敏特性479
１５.４.３ＺＡＯ薄膜的氣敏特性479
１５.４.４ＺＡＯ薄膜的制備方法479
１５.４.５ＺｎＯ及ＺＡＯ半導(dǎo)體薄膜的應(yīng)用480
15.5 氧化鋅的能帶工程——氧化鋅在發(fā)光領(lǐng)域的應(yīng)用480
１５.５.１氧化鋅在發(fā)光領(lǐng)域的應(yīng)用480
１５.５.２通過(guò)合金化來(lái)改變ＺｎＯ的禁帶寬度481
15.6 納米氧化鋅在紫外屏蔽劑中的應(yīng)用482
１５.６.１太陽(yáng)紫外線輻射及其生物效應(yīng)482
１５.６.２納米氧化物的紫外屏蔽特性482
１５.６.３納米氧化鋅在紫外屏蔽劑中的應(yīng)用483
15.7 ZnO紫外光電探測(cè)器484
１５.７.１ＺｎＯ紫外光探測(cè)器的特點(diǎn)484
１５.７.２ＺｎＯ紫外光探測(cè)器的結(jié)構(gòu)485
15.8 氧化鋅在氣敏傳感器中的應(yīng)用485
１５.８.１氣體檢測(cè)的需求485
１５.８.２氣體傳感器的工作原理486
１５.８.３氧化鋅半導(dǎo)體氣敏傳感器的應(yīng)用486
１５.８.４納米氧化鋅氣體傳感器的應(yīng)用487
15.9 氧化鋅壓敏電阻片的特性與應(yīng)用——在避雷器上的應(yīng)用489
１５.９.１ＺｎＯ避雷器的特性及其在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用489
１５.９.２ＺｎＯ壓敏電阻片的材料組成490
１５.９.３ＺｎＯ壓敏電阻片的發(fā)展趨勢(shì)491
15.1 0納米氧化鋅在光催化劑中的應(yīng)用——污染治理492
１５.１０.１納米氧化鋅的光催化機(jī)理及其在污染治理領(lǐng)域的應(yīng)用492
１５.１０.２納米氧化鋅單一光催化劑的應(yīng)用492
１５.１０.３納米氧化鋅復(fù)合光催化劑的應(yīng)用493
15.1 1ZAO納米粉體在紅外隱身中的應(yīng)用494
第１６章 鋅粉和鱗片狀超細(xì)鋅粉496
16.1 鋅粉生產(chǎn)的發(fā)展過(guò)程496
16.2 鋅粉的標(biāo)準(zhǔn)496
16.3 鋅粉的特性498
１６.３.１鋅粉的物理特性498
１６.３.２鋅粉的化學(xué)與電化學(xué)行為500
16.4 鋅粉的生產(chǎn)方式503
１６.４.１蒸餾法504
１６.４.２霧化法504
１６.４.３電沉積法509
16.5 鋅粉的應(yīng)用領(lǐng)域510
１６.５.１在輕工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用510
１６.５.２在冶金工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用510
１６.５.３在堿性鋅錳電池中用作負(fù)極511
１６.５.４用于防護(hù)涂料511
１６.５.５其他方面的應(yīng)用512
16.6 鱗片狀鋅粉512
１６.６.１鱗片狀鋅粉的性能特點(diǎn)512
１６.６.２鱗片狀鋅粉的生產(chǎn)513
１６.６.３鱗片狀鋅粉的應(yīng)用514
第6篇 鋅與生物及鋅的回收再生和利用
第１７章 鋅與生物515
17.1 鋅與人體健康515
１７.１.１人體中鋅的存在與代謝515
１７.１.２鋅的生理功能516
１７.１.３鋅與人體疾病517
１７.１.４人體中鋅的補(bǔ)充與來(lái)源517
17.2 鋅與動(dòng)物518
17.3 鋅與植物518
１７.３.１鋅對(duì)植物正常生長(zhǎng)的重要性518
１７.３.２植物缺鋅病的癥狀519
１７.３.３土壤與植物補(bǔ)鋅520
第１８章 鋅的回收再生與利用522
1８.１國(guó)內(nèi)外再生鋅生產(chǎn)概況522
1８.２再生鋅的原料來(lái)源523
1８.３從鋅廢料中回收鋅的方法524
１８.３.１從含鋅廢渣灰中回收鋅524
１８.３.２鋼鐵廠含鋅煙塵的處理526
１８.３.３廢干電池的管理與回收利用533
參考文獻(xiàn)543