重力分离SHS法内衬陶瓷层中裂纹形成机理的研究

基于重力分离ＳＨＳ法制备陶瓷内衬复合钢管的研究，探讨了内衬陶瓷层中的裂纹形成机理，并分析了影响裂纹萌生与扩展的因素。研究表明，内衬陶瓷层中主要分布着由压应力场所造成的径向裂纹和因热应力场所引起的网状裂纹；陶瓷层中裂纹的萌生与扩展，除决定于应力场强度外，还受陶瓷层中的气相孔隙及Ｆｅ粒子尺寸分布的影响。

重力分离SHS法制备陶瓷复合钢板的研究

利用重力分离SHS技术在带卷边钢板表面直接制备了陶瓷复合涂层。测量了涂层厚度和硬度,分析了钢基体与氧化铝陶瓷结合力产生的原因,确定了二者的结合方式及卷边钢板的工艺尺寸参数,检测了涂层与基体法向和切向结合强度。结果表明,陶瓷复合钢板的涂层表面光滑,其硬度在1100HV以上;钢基体与陶瓷涂层主要是机械嵌合。

添加Al2O3对重力分离-SHS法制备Al2O3/Fe复合管组织的影响

采用自蔓延高温合成(Self-propagating High-temperature Synthesis,SHS)重力分离法制备了Al2O3/Fe陶瓷内衬复合管.采用XRD、SEM方法分析了添加剂Al2O3对复合陶瓷相组成、陶瓷层的表面质量以及对Al2O3/Fe过渡层的影响.XRD分析表明,陶瓷层主晶相为α-Al2O3、FeO·Al2O3,加入Al2O3添加剂后,不会改变相组成;SEM分析表明,添加剂Al2O3的加入会降低过渡层的质量,使过渡层变薄,结合形式由冶金结合变为机械结合.

添加剂对重力分离SHS陶瓷衬管的影响

采用重力分离ＳＨＳ法制备了陶瓷内衬复合钢管，研究了ＳｉＯ２和ＣｒＯ３添加剂对复合钢管合成过程和组织性能的影响。研究发现，ＳｉＯ２以石英相结构存在于陶瓷枝晶晶界上；ＳｉＯ２和ＣｒＯ３在燃烧过程中分别起着稀释剂和化学激活剂的作用；ＳｉＯ２对陶瓷致密过程具有双重影响，ＣｒＯ３在一定程度上通过提高溶液温度促进陶瓷致密；选取适当的添加剂配比，可以使重力分离ＳＨＳ复合钢管在力学性能上基本达到离心ＳＨＳ复合钢管的相应水平，并在抗热冲击性能上表现良好。

重力分离SHS双衬陶瓷复合管耐蚀性研究

通过重力分离SHS技术制备双衬陶瓷复合管 ,发现复衬陶瓷层的尖晶石含量和组织形貌发生改变 ,双衬陶瓷层间存在着Al2 O3 基体和 (Al2 O3+FeO·Al2 O3)共晶组织的重熔区 ,引起底衬及复衬陶瓷裂纹密度下降。复合管的耐蚀性测试结果表明 ,双衬陶瓷复合管的腐蚀失重率分别不超过 1Cr18Ni9Ti不锈钢管 0 .5%和单衬陶瓷复合管 2 .0 %。

重力分离SHS双衬陶瓷复合管的显微组织与耐蚀性

通过重力分离SHS技术制备双衬陶瓷复合管 ,发现第二衬陶瓷层的尖晶石含量和组织形貌发生改变 ,双衬陶瓷层间存在着Al2 O3 基体和 (Al2 O3 +FeO·Al2 O3 )共晶组织的重熔区 ,引起两者的裂纹密度下降 .复合管的耐蚀性测试结果表明 ,双衬陶瓷复合管的腐蚀失重率分别低于1Cr1 8Ni9Ti不锈钢管和单衬陶瓷复合管 3个和 2个数量级 .

重力分离SHS陶瓷内衬复合管后期处理组织研究

研究了重力分离SHS法制备的陶瓷内衬复合管,在还原气氛下进行高温处理过程前后,复合管中陶瓷与钢管间的过渡层组织形态、组织分布的变化和过渡层中的裂纹的变化情况.指出:随着加热温度的升高、保温时间的延长,原子扩散能力加强,在过渡层界面上,以及陶瓷和钢管中出现新的化合相,能增强复合管的结合强度和力学性能,降低陶瓷的脆性.后期高温处理中,加热温度过高、保温时间过长,会造成组织粗化等缺陷,导致复合管性能变差.

重力SHS制备陶瓷内衬复合管中稀释剂使用原则的探讨

采用重力分离-自蔓延高温合成法制备了Al2O3／Fe陶瓷内衬复合管。研究了两种稀释剂SiO2、CaF2对陶瓷层质量的影响。试验结果表明，SiO2对陶瓷层的影响远大于CaF2，SiO2加入量过多可引起复合管底端陶瓷层孔隙度的明显增大。单独添加SiO2适宜的加入量不超过2％，CaF2的添加量为2％～8％。混合添加可以取得更好的效果，但SiO2的加入量不应超过CaF2的加入量，当添加4%SiO2和4％CaF2时，陶瓷层的密度可以达到3．910g·cm^-3。

金属添加剂对SHS陶瓷内衬复合管微观结构与界面连接的影响

基于重力分离SHS法制备陶瓷内衬复合管,以(CrO3+Al)为燃烧体系,通过添加并调整(TiO2+Al+C)子体系与Ni金属添加剂之间的成分比例,合成出具有钢基体、中间过渡合金层与内衬陶瓷三层结构的复合管。研究金属添加剂Ni对燃烧行为、碳化物颗粒原位合成与分布、陶瓷/金属微连接及复合管力学性能的影响。研究发现,随着Ni添加量增多与(TiO2+Al+C)含量降低,反应体系的绝热燃烧温度与燃烧速率上升,Ni的添加与熔化促进反应中亚化学计量比的富Ti碳化物形成,同时也因液相传质促进该碳化物溶解于金属熔体中,并经结晶形成呈梯度分布于中间过渡合金层上的富Ti碳化物。经对复合管力学性能测试与SEM观察,发现添加适量的Ni粉,可以控制中间过渡合金层中碳化物的体积分数与分布,有利于内衬陶瓷层、中间过渡合金层与钢基体之间的连接,从而使复合管径向压溃强度与抗剪强度提高。

添加剂对煤粉喷枪SHS陶瓷内衬组织和性能的影响

采用重力分离SHS法制备了陶瓷内衬煤粉喷枪枪管．试验得出，陶瓷层主要由构成枝晶的α-Al2O3基体相和分布于其间的Feo·Al2O3尖晶相所组成，SiO2主要以石英相结构存在于枝晶晶界上；在反应物料中加入适量的SiO2和Cr2O3均可有效地提高内衬陶瓷层的相对密度；SiO2将使陶瓷层的硬度和复合钢管的抗压剪强度降低，Cr2O3却使二者均有所回升；在内衬陶瓷层中分布着径向裂纹和网状裂纹，加入SiO2将减少裂纹密度，Cr2O3却使裂纹密度增加.

氧化铁粉末化学组成对合成SHS复合弯管内衬陶瓷的影响

基于重力分离SHS法制备陶瓷内衬复合弯管 ,研究了氧化铁粉末化学组成对SHS复合弯管内衬陶瓷的影响 .研究发现在铝热剂相同质量分数条件下 ,存在于工业原料Fe2 O3 粉末的杂质比SiO2 添加剂对燃烧过程的稀释效应更为强烈 .在工业原料Fe2 O3 +Al体系中加入适量的Fe3 O4+Al体系 ,使燃烧温度、蔓延速率及SHS反应转化率均有所升高 ;但加入过量的Fe3 O4+Al体系 ,虽然使蔓延速率进一步增大 ,但却引起燃烧温度和SHS反应转化率有所下降 .实验表明 ,在工业原料Fe2 O3 +Al体系中加入 1 5 %的Fe3 O4+Al体系 ,使复合弯管内衬陶瓷性能达到并超过用分析纯Fe2 O3+Al体系所制备的复合弯管内衬陶瓷性能 .

SHS制备陶瓷内衬复合管中多孔层抑制措施

研究了在重力自蔓延法制备陶瓷内衬复合钢管过程中在复合热管底部出现的多孔层现象,以及各类添加剂对其的影响,分析了多孔层出现的原因,探讨了抑制措施。试验结果表明,SiO2的存在是产生多孔层的主要原因,并且多孔层部分随着SiO2含量的增加而增加,助燃剂也能导致多孔层的出现。当SiO2的质量分数小于2%时,适量加入氟化物,可以有效减少多孔层的体积。

小口径耐磨复合钢管的研制

采用SHS铝热 -重力分离法制备陶瓷内衬复合钢管 ,研究了影响制备陶瓷内衬复合钢管的因素。结果表明 ,选择壁厚均匀的母管 ,采取适当的预热温度、适量的添加剂均有利于制备陶瓷内衬复合钢管。