重力SHS陶瓷復(fù)合鋼管添加劑行為及沖蝕磨損性能的研究.pdf

1、自蔓延高溫合成(SHS)技術(shù),是利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱瞬間完成的材料合成,是制取陶瓷材料、復(fù)合材料、功能材料和耐磨材料的新技術(shù)。本文通過(guò)改變點(diǎn)火方式、填料密度等工藝因素及在反應(yīng)物料粉末中添加不同的添加劑,采用重力SHS法制備了陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管。并在試驗(yàn)中測(cè)量了SHS反應(yīng)體系的蔓延速率,陶瓷層厚度、陶瓷層孔隙率及陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的壓潰強(qiáng)度、壓剪強(qiáng)度等物理和力學(xué)性能；利用光學(xué)顯微鏡、XRD分析了陶瓷層相組成及陶瓷層與鋼管基體的界面結(jié)構(gòu),研究了

2、填料密度、點(diǎn)火方式等工藝因素及不同成分添加劑SiO2、CrO3、NaF、Ni對(duì)陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的影響。針對(duì)復(fù)合鋼管應(yīng)用中漿料沖蝕磨損的實(shí)際工況,在漿料沖蝕磨損試驗(yàn)機(jī)上通過(guò)改變沖蝕角度及不同成分制備的陶瓷層沖蝕磨損試驗(yàn),研究了復(fù)合鋼管陶瓷層的沖蝕磨損性能。研究結(jié)果表明,在反應(yīng)物料表面鋪置適宜厚度的鎂粉,結(jié)合鎂條點(diǎn)火,點(diǎn)燃方式簡(jiǎn)便,點(diǎn)燃時(shí)間短,方便可行。隨著反應(yīng)物料粉末充填密度的增加,SHS體系反應(yīng)蔓延速度下降,陶瓷層厚度增加。在研究SiO

3、2/CrO3復(fù)合添加劑體系時(shí)發(fā)現(xiàn),添加2％SiO2+6%CrO3陶瓷層孔隙率最小,復(fù)合鋼管性能最佳。NaF為反應(yīng)體系的稀釋劑,隨NaF加入量的增加,體系的自蔓延速率呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì),NaF通過(guò)降低熔體結(jié)晶溫度和熔體動(dòng)力粘度而促使陶瓷致密。添加劑Ni的引入并不能降低陶瓷層的孔隙率,在鋼管基體和內(nèi)襯陶瓷層之間沒(méi)有形成金屬過(guò)渡層,添加Ni不能提高復(fù)合鋼管的力學(xué)性能。陶瓷層的沖蝕磨損率隨沖蝕角度的增大而增大,90°時(shí)沖蝕磨損率最大；陶瓷層的耐沖