摘要
随着工业技术的高速发展，冶金、矿山、化工和能源等众多领域都需要大量的耐磨、耐腐蚀和耐热管道材料，传统的管材已不能很好地满足多场合的使用要求。自蔓延高温合成技术制备的陶瓷内衬复合钢管不仅具有良好的耐磨、耐热性能，同时具有优异的耐腐蚀性能，因此具有广阔的应用前景。 本文以Fe2O3和Al粉为主要原料，以SiO2、 Na2B4O7、 TiO2为添加剂，采用重力分离自蔓延高温合成法制备陶瓷内衬复合钢管。并对试样进行了抗压剪、抗腐蚀和抗热震性检测，同时采用XRD分析陶瓷层的物相组成，利用SEM观察涂层的微观结构，主要得出如下结论。 (1)通过热力学计算，发现存在临界料管比，当实际料管比大于临界料管比时，钢管局部容易被烧穿。通过计算推导，可得出料管比、填料密度和钢管的内、外直径之间的关系。在本实验条件下，燃烧体系的临界料管比为0.5627、填料密度临界值为1.68g/cm3。通过实验分析对比得出本实验的最佳填料密度为1.6g/cm3。 (2) SiO2添加量为2％时，陶瓷涂层的体积密度最大，为3.43g/cm3。 (3)添加Na2B4O7能明显提高复合钢管的抗压剪强度，同时能提高陶瓷内衬涂层的致密度，本实验条件下，Na2B4O7的最佳添加量为4％。 (4) TiO2可促进Al2O3晶体烧结，缩小陶瓷凝固温度区间，因此能提高陶瓷内衬涂层的致密度;Ti元素能促进陶瓷和铁的润湿行为，提高复合钢管的抗压剪强度。 (5)适度过量的A1粉可减少涂层中铁铝尖晶石(Al2O3·FeO)相的含量，有助于提高复合钢管的耐腐蚀性能。在本实验条件下，Al粉添加量过量3％时，复合钢管的性能最佳。 (6)适量的添加剂能提高复合钢管的抗热震性能，其中添加6％TiO2的复合钢管抗热震性能最优。
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