重力SHS陶瓷复合钢管添加剂行为及冲蚀磨损性能的研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zooton2009
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自蔓延高温合成(SHS)技术,是利用化学反应自身放热瞬间完成的材料合成,是制取陶瓷材料、复合材料、功能材料和耐磨材料的新技术。本文通过改变点火方式、填料密度等工艺因素及在反应物料粉末中添加不同的添加剂,采用重力SHS法制备了陶瓷内衬复合钢管。并在试验中测量了SHS反应体系的蔓延速率,陶瓷层厚度、陶瓷层孔隙率及陶瓷内衬复合钢管的压溃强度、压剪强度等物理和力学性能;利用光学显微镜、XRD分析了陶瓷层相组成及陶瓷层与钢管基体的界面结构,研究了填料密度、点火方式等工艺因素及不同成分添加剂SiO2、CrO3、NaF、Ni对陶瓷内衬复合钢管的影响。针对复合钢管应用中浆料冲蚀磨损的实际工况,在浆料冲蚀磨损试验机上通过改变冲蚀角度及不同成分制备的陶瓷层冲蚀磨损试验,研究了复合钢管陶瓷层的冲蚀磨损性能。研究结果表明,在反应物料表面铺置适宜厚度的镁粉,结合镁条点火,点燃方式简便,点燃时间短,方便可行。随着反应物料粉末充填密度的增加,SHS体系反应蔓延速度下降,陶瓷层厚度增加。在研究SiO2/CrO3复合添加剂体系时发现,添加2%SiO2+6%CrO3陶瓷层孔隙率最小,复合钢管性能最佳。NaF为反应体系的稀释剂,随NaF加入量的增加,体系的自蔓延速率呈现出增大的趋势,NaF通过降低熔体结晶温度和熔体动力粘度而促使陶瓷致密。添加剂Ni的引入并不能降低陶瓷层的孔隙率,在钢管基体和内衬陶瓷层之间没有形成金属过渡层,添加Ni不能提高复合钢管的力学性能。陶瓷层的冲蚀磨损率随冲蚀角度的增大而增大,90°时冲蚀磨损率最大;陶瓷层的耐冲蚀性优于45#钢。陶瓷层孔隙率的降低,有利于提高陶瓷层的耐冲蚀磨损性能。
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