改善SHS复相陶瓷内衬制备工艺与性能的研究

发布时间：2017-10-25 15:24

  本文关键词：改善SHS复相陶瓷内衬制备工艺与性能的研究

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【摘要】：自蔓延高温合成技术是利用原料组分间化学反应放热制备材料的新技术。通过重力自蔓延高温合成技术制备的陶瓷内衬复合钢管具有优良的耐腐蚀、耐磨损及耐高温性能,但陶瓷层厚度控制工艺复杂、对于有缺陷的陶瓷层不能进行修补、陶瓷层与钢管结合强度较低等问题丞待解决。本研究采用重力自蔓延高温合成技术制备复相陶瓷内衬管,研究了消失芯直径变化对陶瓷层厚度、硬度、气孔率等力学性能的影响;研究不同含量SiO_2、ZrO_2对陶瓷层致密度的影响规律;研究了不同含量TiC+Al+Ti+C体系对陶瓷层与钢管结合性能的影响。研究表明,反应最佳配比为Al与Fe_2O_3的重量比为2:5且体系质量占90%,SiO_2含量为10%,加入消失芯直径占钢管内径1/3时,陶瓷层的厚度最高,硬度,抗弯强度最大,气孔率最低;加入甘油粘结剂的含量占总质量的15%,Al与Fe_2O_3的重量比是2:5且体系质量占82%、SiO_2质量为8%,ZrO_2为10%时制成的压制块通过自蔓延反应得到的陶瓷层气孔率最低,抗弯强度,硬度最高。当加入8%的TiC+Al+Ti+C体系时,生成的Ti_3AlC_2提高了陶瓷层与钢管的结合性能和抗弯强度,降低了陶瓷层的气孔率。
【关键词】：重力自蔓延高温合成 消失芯 预制反应块
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.453
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-24
• 1.1 概述8-16
• 1.1.1 自蔓延高温合成技术优点和用途9-12
• 1.1.2 自蔓延高温合成技术的理论基础12-14
• 1.1.3 自蔓延高温合成的影响因素14-16
• 1.2 重力SHS法制备陶瓷内衬管的发展概况及前景16-21
• 1.2.1 重力SHS复管合的原理及国内外研究现状16-18
• 1.2.2 陶瓷内衬管复合管的优点18
• 1.2.3 重力分离SHS陶瓷内衬复合钢管存在的问题18-21
• 1.3 TiC+Al+Ti+C材料以及其复合材料的研究进展21-22
• 1.4 研究目的及内容22-24
• 1.4.1 研究目的22
• 1.4.2 研究内容22-24
• 第二章 实验方法24-34
• 2.1 实验原料24-25
• 2.2 技术路线25-26
• 2.3 实验原料26-29
• 2.3.1 消失芯的确定26-27
• 2.3.2 铝热剂量的确定27
• 2.3.3 添加剂种类的确定27-29
• 2.4 实验步骤29-30
• 2.5 实验分析方法30-34
• 2.5.1 消失芯抗压强度的测定30-31
• 2.5.2 陶瓷层厚度的测量31
• 2.5.3 陶瓷层硬度测试31-32
• 2.5.4 陶瓷致密性的测量32
• 2.5.5 陶瓷内衬层弯曲强度测量32-33
• 2.5.6 组织缺陷和组织分析33-34
• 第三章 消失芯工艺的确定及陶瓷层的性能34-50
• 3.1 消失芯工艺的确定34-38
• 3.1.1 粘结剂浓度对消失芯抗压强度的影响34-35
• 3.1.2 温度对消失芯溃散量的影响35-38
• 3.2 陶瓷层的性能38-48
• 3.2.1 陶瓷层的厚度38-43
• 3.2.2 陶瓷层的硬度43-46
• 3.2.3 气孔率46-47
• 3.2.4 陶瓷层的抗弯强度47-48
• 3.3 本章小结48-50
• 第四章 预制反应块工艺及其对陶瓷层性能的影响50-61
• 4.1 粘结剂量的确定50-51
• 4.2 铝热剂和SiO_2量的确定51-54
• 4.3 添加剂ZrO_2、Y_2O_3对陶瓷层力学性能的影响54-58
• 4.4 局部修补和大管径钢管的制备58-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 TiC+Al+Ti+C体系对内衬管性能的影响61-68
• 5.1 TiC+Al+Ti+C体系含量的确定61
• 5.2 陶瓷内衬复合钢管的宏观形貌61-63
• 5.3 物相组成分析63-64
• 5.4 界面微观形貌分析64-65
• 5.5 显微硬度测试65-66
• 5.6 抗弯强度的测试66
• 5.7 气孔率的测试66-67
• 5.8 本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74-75
• 致谢75

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本文编号：1094340