基于数字图像相关法的铝镁质耐火材料抗侵蚀性能研究

钢渣侵蚀是耐火材料在服役过程中的主要损毁形式之一,实际侵蚀过程难以直接观察。传统上采用蚀后分析方法来评价耐火材料的抗侵蚀能力和了解侵蚀机理,但易缺少过程信息,导致结果存在偏差。因此,本文在高温可视化系统基础上,结合数字图像相关法,选取三种典型钢渣,开展铝镁质耐火材料的渣蚀行为研究,并探讨了不同钢渣及热处理温度对材料抗侵蚀能力的影响。结果表明:碱度越低的熔渣对铝镁质耐火材料的侵蚀越严重;对铝镁质耐火材料进行1 000℃以上的热处理,可有效提高材料的抗侵蚀能力;通过数字图像相关法可以获得随时间变化的平均应变曲线和侵蚀应变云图,其中平均应变曲线可以对比铝镁质耐火材料对不同钢渣的抗侵蚀能力,侵蚀应变云图可以反映侵蚀的演变过程,两者为耐火材料渣蚀过程的表征提供了量化指标。

耐火材料热导率的数值推演方法

为了解决目前通过GB/T 5990—2006测定耐火材料热导率时存在的成本高、周期长、试样制作困难等问题,基于微观结构特征和数值分析技术,提出了一种耐火材料热导率推演方法,并运用该方法推演了高铝砖的热导率。结果表明,数值推演结果与理论计算结果相吻合。推演方法实现了对耐火材料热导率的预测,解决了试验方法测定热导率存在的问题,克服了多孔材料气孔率与其热导率的理论计算公式适用范围有限且不精确的缺点,提供了对热导率推演和设计的高效方法。

基于沸腾炉焙烧脱硫灰的复合催化热分解效应

为解决烧结烟气脱硫灰中主要成分亚硫酸钙不稳定等问题,本文利用沸腾炉对脱硫灰的催化分解效应进行了研究,其中,催化剂为硫化亚铁和硫酸亚铁配成的复合催化剂。通过对脱硫灰的催化分解过程进行热重分析,同时探讨复合催化剂配比、保温时间、反应温度、气体流量等因素对沸腾炉中脱硫灰的脱硫率及焙烧产物的影响。热重结果表明,添加复合催化剂后脱硫灰分解温度降低了100℃左右。沸腾炉试验表明,当反应温度为900℃,气体流量为3000 mL/min,复合催化剂配比为2.5∶1,保温时间为30 min时,脱硫率可达91.41%。脱硫灰催化分解生成的SO_(2)可为后续制造硫酸提供原料,焙烧产物可以作为烧结厂的原料,有效地解决了脱硫灰对环境的污染。

高频感应辅助自蔓延合成TiAl涂层的工艺参数优化

基于Deform建立了高频感应辅助自蔓延合成TiAl系涂层的二维模型,分析了反应前加热过程中基体和压坯的温度分布规律。设计了反应时刻压坯温差最小为实验目标的三因素三水平的工艺参数正交实验。结果表明:影响压坯温差的工艺参数的主次顺序依次为:感应电流、压坯致密度、压头材料。最优工艺参数组合为:感应电流300 A、压坯致密度88.5%、石墨压头。

多孔球形莫来石基浇注料的制备及性能研究

为制备保温性能及机械性能均较优异的高温窑炉用隔热耐火材料,以多孔球形莫来石、矾土细粉、α-Al_(2)O_(3)微粉、硅微粉和Secar71水泥为主要原料,制备了多孔球形莫来石基浇注料,研究了矾土细粉掺量对多孔球形莫来石基浇注料机械性能、导热系数、抗侵蚀性能及热震稳定性的影响。结果表明,改变矾土细粉的掺量,可使多孔球形莫来石基浇注料在保持较高机械性能的基础上提高保温性、热震稳定性和抗侵蚀性能。随着矾土细粉掺量的增加,多孔球形莫来石基浇注料的机械性能变化不大,但导热系数小幅降低,抗侵蚀性能出现较大差异,热震稳定性先提高后降低。当矾土细粉掺量为28%(质量分数)时,多孔球形莫来石基浇注料的机械性能、热震稳定性及抗侵蚀性能良好,在1000℃时导热系数为0.905 W·m^(-1)·K^(-1)。多孔球形莫来石基浇注料的导热系数低于中间包和钢包永久层用高铝浇注料,可替代中间包、钢包永久层用高铝浇注料以减少热损失。

酸溶铝和硫含量对铸态取向硅钢高温组织演变的影响

采用激光共聚焦扫描显微镜(CSLM)观察了不同酸溶铝(Al_s)和硫含量的铸态取向硅钢试样在高温下的组织演变过程,分析了其影响机理。结果表明,不同的Al_s、S含量试样在冷却过程中出现了分阶段析出的异相组织。Al_s含量为0.010%的试样冷却过程中分阶段析出异相组织的温度分别为1188、1099、933℃,比Al_s含量为0.015%和0.025%的试样析出温度高,长大的速度慢,异相组织数量多,且其平均尺寸更小,从而具有更均匀的铸态组织。Al_s含量的增加降低了取向硅钢热处理过程中的相转变温度。Al_s和S含量的差异引起钢中氧化物如SiO_2、Al_2O_3和MnS、Al N析出物数量及尺寸的差异,是导致钢的组织差异的根源。

高频感应辅助燃烧合成Ti-Al涂层及其性能研究

采用高频感应辅助燃烧合成技术,在5CrNiMo钢表面制备低孔隙率Ti-Al涂层,分析了涂层组织、物相组成、显微硬度及抗铝液腐蚀性能。结果表明,Ti-Al涂层主要物相为Ti;Al、TiAl、TiAl;以及残留的Ti,未发现残留的Al及TiAl;。Ti-Al涂层形成受固-液反应机制控制,涂层组织遵循“球核环状”模型,压坯固有孔隙、间隙中气体及Al粉熔化后留下的位置在热爆反应过程中膨胀为该Ti-Al涂层的成孔机制。涂层平均硬度HV;为377.18,并且在涂层-基体界面处硬度波动最大。Ti-Al涂层在铝合金熔体中的腐蚀机制由液-固界面生成化合物及液态金属扩散进涂层联合控制,而非涂层溶解机制。

NM400马氏体耐磨钢静态CCT曲线

用Gleeble3500热模拟试验机测定的连续冷却膨胀曲线,得出NM400钢临界相变点Ac_(1)=719.4℃,Ac3=847.8℃,结合金相法,利用Origin软件绘制了试验钢的过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,随着冷却速度增大,钢的显微硬度逐渐增大,显微组织逐渐由铁素体和珠光体过渡为贝氏体和马氏体,铁素体量逐渐减少;冷速小于1℃/s珠光体含量逐渐增多,尺寸逐渐减小;冷速大于5℃/s,铁素体和珠光体逐渐消失,贝氏体相变量随冷速增加而减少,马氏体相变量逐渐增多。

自蔓延TiC/Ni功能梯度涂层热疲劳性能研究

利用自蔓延高温合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP),在H13钢表面制备了Ti C/Ni梯度功能涂层,采用自制热疲劳试验设备对涂层进行了600次热疲劳循环试验。采用SEM/EDS对涂层微观组织进行观察。结果表明,涂层裂纹萌生于表面层和中间层的孔洞尖端和缺陷处,25℃和100℃涂层的裂纹垂直于界面扩展到过渡层。25℃涂层在过渡层发生脱落,100℃涂层在过渡层呈龟裂状,200℃和300℃涂层裂纹垂直于界面扩展到基体表面终止。表面层和中间层裂纹扩展发生在Ti C晶粒内,属于典型脆性断裂特征的穿晶断裂。

应变速率对Q460连铸坯高温力学性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机和金相法测试了不同应变速率下建筑用钢Q460连铸坯的高温力学性能,获得了600~1200℃范围内Q460连铸坯的高温强度、热塑性和最终室温组织随拉伸温度和应变速率的变化规律。结果表明,当Q460连铸坯在较高的应变速率(10 s^(-1))下进行高温拉伸时,试样的断面收缩率随着拉伸温度的升高而升高,没有出现高温脆性区;在较低的应变速率(10^(-3)s^(-1))下进行高温拉伸时,试样的断面收缩率出现了2个脆性区,第1个在1100℃至熔点温度,第2个脆性区间在700℃附近。总体来说,实验钢种的高温断面收缩率均大于65%,表明建筑用钢Q460连铸坯具有较好的高温热塑性。此外,同一应变速率下,Q460连铸坯的抗拉强度随着拉伸温度的升高而降低,而伸长率随着拉伸温度的升高而升高。

5CrNiMo合金钢盐浴渗铬覆层厚度模型

利用TD盐浴渗铬技术,在1173、1223和1273 K下,分别对5CrNiMo合金钢进行0～6 h的盐浴渗铬实验,以探究覆层厚度与TD处理时间和TD处理温度的规律。通过X射线衍射仪(XRD)和带能谱仪的扫描电镜(SEM-EDS)研究了覆层的物相和表面形貌。结果表明:覆层中主要物相为M_7C_3和Cr_7C_3,覆层致密且与基体结合良好;当TD处理时间大于1 h时,覆层厚度与TD处理温度和TD处理时间遵循抛物线规律:d^2=5743exp(-18492/T)t,其扩散激活能为154.3 kJ/mol。根据覆层厚度与TD处理时间和处理温度的规律,绘制出5CrNiMo合金钢盐浴渗铬的覆层厚度等高线图,便于在实际生产中,对覆层厚度进行预测。根据不同基体的厚度数学模型对比图,可以得出基体含碳量越高,生成的覆层的厚度越大。