提高自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管性能地研究.pdfVIP

矿业 陡报 Supp[ 增刊 October 留腻嚣器跚嚣∥ 2001年10月 提高自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管性能的研究 符寒光魏盛远 赵爱民 (北京科技大学材料孛院·北京100083) (北京冶金谊备研究院·北京100029) 摘要概括了自蔓延高温合成陶瓷内计钢管制备原理，论述了提高自蔓延高温合 成陶瓷内种钢管性能的措施，并对自蔓延高孟合成陶瓷内种钢管的应用现状及展望进行 了连评。 关键词 自蔓延高温合成陶党内升钢管孔隙率裂纹率结合强度 1前言 并且已经实现了产业化，用离心SHS法可生 矿山、冶金、石油、化工、煤炭、电力等工业 产∥20～800mm陶瓷内衬复台管，最大长度可 部门需夏大量的耐磨、耐蚀和耐高媪管道。长期 以来，人们试图采用CVD、PVD、PCVD、喷涂 及机械镶嵌方法制造陶瓷内衬钢管，但由于质 装入钢管后，固定在离心机上，待离心机转数达 量、成本、工艺等方面的原因，很难实现批量生 到一定值后将反应物点燃，便发生式(1)和式 产，而且对于长的陶瓷衬管根本无法生产。近年 (2)中所述燃烧反应。 发展起来的自蔓延高温合成(Self—propagating放热反应的燃烧媪度达2450K，使生成物 high—temperaturesynthests，简称SHS)陶瓷内Alzos和Fe瞬时熔化。熔融态生成物在离心力 衬钢管技术“”]，为解决这一问题提供了一条 作用下，可根据其密度不同而相互分离，Fe的 崭新的途径，引起了国内外的重视。自蔓延高温 合成是一种强烈的放热反应合成新材料的高新 大，因而Fe层紧靠钢管表面，则Al：O。在最里 技术，其基本特征是反应混合物经一定方式点 层，冷却之后形成了Al。O。陶瓷内衬复台钢管， 燃后，反应依靠自身释放的热量迅速蔓延到整 Fe形成过庸层。研究表明，离心力的作用主要 个体系，故亦称燃烧合成。该技术的主要优点 表现在： 是‘“：①工艺简单，材料合成和致密化同步完 (1)有利于Fe和AIzos分层。在离心力作 成；②设备廉价．投资少；③合成物污染少、纯度 用下，产物的密度差别越大，越容易分层；离心 高，耐磨、耐热和耐蚀炷好；④最大限度利用材 力越大，分屋越彻底。但离心力过大．会影响陶 料人工合成中的化学能，节约能源；⑤反应速度 瓷层与铁层之间的结合强度，一般应保持在 决，生产效率高。因此，具有广泛的应用前景。 200GPa左右。 2自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管原理 (2)有利于提高陶瓷的致密度。在燃烧过程 自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管是基于以下 中，由于反应物中水分、低熔点杂质的挥发，产 铝热反应原理实现的： 生大量气体，对陶瓷层的陛能影响极大。一定离 Fe：O，+2AI一2Fe+AIz03+836kJ／mol(1) 心力的存在，有利于液相产物和气相产物的分 3Fe30。+8AI一9Fe+4A1203+3265kJ／tool(2) 离，加陕气体的逸出，提高陶瓷层的致密度。 自蔓延高盘合成离心铸造压，叉称离心铝 由此可见离心SHS法制备陶瓷内衬复台 热法，目前美国、日本、俄罗斯和我国都已掌 钢管工艺和设备简单，其工艺流程图1。离心