SHS复合管内衬陶瓷层应力场分析

基于SHS冶金技术法制备陶瓷内衬复合钢管,对内衬陶瓷层应力场分布与强度进行了分析.经陶瓷材料弹性力学计算表明,在陶瓷层中分别存在着因钢管对陶瓷层的压迫作用所产生的压应力场和陶瓷层因快速冷却导致各部分温度不均所引起的热应力场,其中压应力场强度取决于钢管与陶瓷层的结合强度及陶瓷层壁厚,热应力场强度主要取决于陶瓷层冷却过程中的温度梯度与陶瓷层壁厚.     

SHS陶瓷内衬复合管合成及陶瓷致密化技术

本文通过比较离心SHS技术和重力分离SHS技术的合成工艺 ,从理论上阐述合成SHS陶瓷内衬复合管所涉及的燃烧合成、液相分离和陶瓷凝固三个重要过程 ,并着重探讨了SHS陶瓷内衬复合管技术研究领域中陶瓷致密化问题 ,提出了提高SHS陶瓷内衬复合管质量的有效途径     

SHS陶瓷内衬复合管合成及陶瓷致密化技术

本文通过比较离心SHS技术和重力分离SHS技术的合成工艺，从理论上阐述合成SHS陶瓷内衬复合管所涉及的燃烧合成、液相分离和陶瓷凝固三个重要过程，并着重探讨了SHS陶瓷内衬复合管技术研究领域中陶瓷致密化问题，提出了提高SHS陶瓷内衬复合管质量的有效途径。     

重力分离SHS陶瓷内衬复合管界面现象

利用自蔓延高温合成-重力分离法制备了陶瓷内衬20碳钢、Cr25Ni20耐热钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢高炉煤粉喷吹复合管。对其界面现象的研究表明,金属/陶瓷间的结合主要表现为机械结合。其中,在不锈钢复合管中除有更强的机械锚固效应外,还兼以由Ti元素扩散而形成的溶解和浸润结合迹象。各复合管经使用后,碳钢、耐热钢复合管界面仍表现为机械结合,而在不锈钢复合管中,钢基中Ti元素和煤粉中C元素在界面区富集,陶瓷/金属间过渡区加宽,且陶瓷一侧组织中出现TiC新相,使其结合方式逐渐向扩散结合过渡,并呈现部分反应结合迹象。      

SHS陶瓷内衬复合管接合界面结构及力学性能研究

基于重力分离自蔓延过程,Al-Fe2O3-CrO3-TiO2-C燃烧体系,制备出了一种新型的FeO-TiC-Al2O3-CrO陶瓷内衬钢管,其内衬陶瓷层厚度均匀、致密、表面光滑.研究表明,加入TiO2、Na2B4O7和石墨后,在陶瓷/金属结合界面形成了Ti、Fe元素的梯度分布,B离子在Al2O3熔体表面的富集,改善了界面结合处Al2O3陶瓷熔体与铁合金过渡层之间的浸润性;双层梯度结构提高了陶瓷/金属界面结合强度,使复合管具有良好的力学性能.     

陶瓷内衬复合管金属/陶瓷SHS瞬间液相连接

基于重力分离SHS法制备陶瓷内衬复合管,采用CrO3 TiO2 C Al NiO燃烧体系合成出具有钢基体、中间过渡合金与内衬陶瓷三层结构的复合管,内衬陶瓷中α-Al2O3以树枝晶沿径向向心分布,（Al2O3 Ti2O3）共晶两相形成枝晶晶界且沿径向存在着成分偏析,中间过渡合金是以Fe-Cr-Ni-Al-Ti及基且富T 泊碳化钛颗粒呈梯度分布而构成,与钢基体形成冶金熔合,并与内衬陶瓷通过碳化物的桥接作用及与因重力分离不完全而残留于陶瓷上的Cr-Ni-Ti合金相连接,实现金属／陶瓷间SHS间液相连接（SHS－TLPB）。     

重力分离SHS双衬陶瓷复合管的显微组织与耐蚀性

通过重力分离SHS技术制备双衬陶瓷复合管 ,发现第二衬陶瓷层的尖晶石含量和组织形貌发生改变 ,双衬陶瓷层间存在着Al2 O3 基体和 (Al2 O3 +FeO·Al2 O3 )共晶组织的重熔区 ,引起两者的裂纹密度下降 .复合管的耐蚀性测试结果表明 ,双衬陶瓷复合管的腐蚀失重率分别低于1Cr1 8Ni9Ti不锈钢管和单衬陶瓷复合管 3个和 2个数量级 .     

机械振动对SHS 陶瓷内衬复合管显微结构和力学性能的影响

通过在重力分离SHS 法制备陶瓷内衬复合管过程中施以不同振幅与振频的单自由度上下往复式机械振动, 研究了机械振动对SHS 铝热燃烧、陶瓷凝固及复合管组织性能的影响。研究发现, 机械振动并相应提高振频可以提高燃烧温度、燃烧速率和反应转化率, 促进Al₂O₃-Fe 液相重力分离和陶瓷致密过程, 并使陶瓷层的凝固组织发生改变; 性能测试结果表明, 机械振动并相应提高振频可以提高复合管的各项力学性能指标和内衬陶瓷层的表面质量。     

机械振动对SHS陶瓷内衬复合管显微结构和力学性能的影响

通过在重力分离SHS法制备陶瓷内衬复合管过程中施以不同振幅与振频的单自由度上下往复式机械振动 ,研究了机械振动对SHS铝热燃烧、陶瓷凝固及复合管组织性能的影响 .研究发现 ,机械振动并相应提高振频可以提高燃烧温度、燃烧速率和反应转化率 ,促进Al2 O3 Fe液相重力分离和陶瓷致密过程 ,并使陶瓷层的凝固组织发生改变 ;性能测试结果表明机械振动并相应提高振频可以提高复合管的各项力学性能指标和内衬陶瓷层的表面质量 .     

添加剂对煤粉喷枪SHS陶瓷内衬组织和性能的影响

采用重力分离SHS法制备了陶瓷内衬煤粉喷枪枪管，试验得出，陶瓷层主要由构成枝晶的αAl2O3基体相和分布于其间的FeO·Al2O3尖晶相所组成，SiO2主要以石英相结构存在于枝晶晶界上；在反应物料中加入适量的SiO2和Cr2O3均可有效地提高内衬陶瓷层的相对密度；SiO2将使陶瓷层的硬度和复合钢管的抗压剪强度降低，Cr2O3却使二者均有所回升；在内衬陶瓷层中分布着径向裂纹和网状裂纹，加入SiO2将减少裂纹密度，Cr2O3却使裂纹密度增加。     

高性能梯度复合管制备及界面接合机理研究

本文研究了AlCrFe—FeCr—FeAl高性能梯度复合管中金属过渡层与金属基体接合界面组织结构，及其对力学性能的影响。结果表明：利用金属间化合物作为梯度过渡层，使得基体与内衬层形成牢固的冶金结合。使复合管的力学性能显著提高；同时，高硬度的金属过渡层与陶瓷层组成的双层复合结构，使得复合管的使用寿命显著延长。     

304不锈钢薄壁管件纵缝焊接接头残余应力数值模拟研究

目的 采用数值模拟方法代替传统测量方法,以准确模拟不锈钢薄壁管件焊接接头残余应力分布规律及预热温度对焊接残余应力的影响规律。方法 采用TIG焊接方法对304不锈钢进行圆管纵缝焊接试验,以最优焊接工艺参数为基础,基于ABAQUS有限元仿真软件,采用热力完全耦合模型,在DFLUX子程序中运用Fortran语言对模型进行汇编以完成ABAQUS的二次开发,模拟薄壁管件纵缝焊接热力耦合过程,并在模拟结果上添加预热温度为150 ℃的预热工艺。结果 304不锈钢薄壁管件焊接过程中会产生较大的残余应力,局部区域接近管材的屈服应力。纵向残余应力趋于焊缝中心方向由压应力转化为拉应力,焊缝中心横向应力承受压应力,并且随着向焊缝两侧移动,横向残余应力值逐渐趋近于0。焊缝厚度方向上的径向应力值变化幅度较小。预热可以有效降低不同方向上的焊接残余应力,其中对纵向残余应力的改善最为明显。结论 数值模拟方法能够准确计算出不锈钢薄壁管件焊接接头残余应力分布,预热处理能够有效降低接头残余应力。     

单向短纤维增强复合材料应力传递模型及其细观力学分析

建立了含单纤维和基体的双圆柱复合材料细观力学模型,采用基体剪应力的Lame形式推导了纤维轴向应力和纤维基体间界面剪应力计算方程。分析了纤维/基体模量比、纤维长径比和纤维体积分数等细观结构参数对纤维轴向应力和界面剪应力分布的影响,并对结果进行了验证。     

Proportional Limit Stress and Residual Thermal Stress of 3D SiC/SiC Composite

Proportional limit stress （PLS） and residual thermal stresses （RTS） of 3D SiC/SiC composite were investigated. PLS was obtained by four different methods from the monotonic stress-strain response curve to get a convincing value. RTS in the SiC matrix was quantified by solving the geometric intersection point of the regression lines of hysteresis loops from the periodical loading-unloading-reloading cycle test curve. Classical ACK model and analytical formulas were used to analytically calculate the PLS and RTS of 3D SiC/ SiC composite. Good agreement between the experimental results and the analytical calculation was observed. And relationship between the PLS and the RTS of 3D SiC/SiC was discussed.     

SiCw／Al复合材料的残余热应力与Bauschinger效应

研究了晶须体积分数为２５％的ＳｉＣｗ／Ａｌ复合材料的残余淬火应力及在较大预压缩变形条件下的Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应。结果表明，复合材料中的残余应力随淬火温度的提高而增大，复合材料压缩变形后，晶须发生了转动。晶须转动与残余应力共同作用的结果是复合材料的Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ应力在的淬火温度下达到最大值。     

Thermal Residual Stress Distribution in Carbon Fiber/Novel Thermal Plastic Composite

Thermal residual stress is one of the major factors affecting composite mechanical performance. In this paper, a 3-D FEA technique was utilized to analyze the thermal residual stress distribution in Carbon fiber/PPESK composite. Parabolic failure criterion was used to predict composite potential failure zone. Results indicate that, thermal residual stress distributions in different parts of the composite are different. At composite free end zone, the maximum thermal residual stress is located at fiber surface; in composite inner zone, the maximum stress is located in the matrix; at composite defect zone, stress concentration is located at defect surface. Thermal residual stress at composite free end zone will lead to fiber–matrix interfacial de-bonding. Thermal residual stress concentration at composite defect zone will decrease composite mechanical performance.