纳米SiC对重力分离SHS陶瓷内衬复合管组织及性能的影响

为提高输送管道陶瓷内衬层的致密性及硬度等性能,拓展其应用,采用重力分离自蔓延高温合成(SHS)法,用(Al-Fe2O3-CuO)+SiO2复合铝热体系,制备了陶瓷内衬复合管.分析了添加剂纳米SiC对陶瓷层组织的影响.XRD分析表明,陶瓷层的主要成分为a-Al2O3,还有少量铁铝尖晶石FeAl2O4和硅线石Al2SiO5及SiC存在,SiC不改变陶瓷层的组织结构.纳米SiC的引入有效地抑制了基质晶粒生长和减轻了晶粒的异常长大,使得陶瓷层的硬度和致密性提高.     

SHS离心复合钢管陶瓷内衬的组织结构

采用自蔓延高温合成技术离心法制备Al2 O3陶瓷内衬复合钢管。利用扫描电镜及X射线衍射方法对陶瓷内衬的显微组织及物相构成进行了分析。结果表明 ,陶瓷内衬复合钢管由钢管层、金属铁和陶瓷组成的过渡层以及陶瓷层共三层构成 ,其中钢管与铁过渡层之间为机械结合 ,铁过渡层与陶瓷层之间形成冶金结合。陶瓷层组织由垂直管壁生长的α Al2 O3柱状晶和沿其晶间分布的FeO·Al2 O3铁铝尖晶石相以及少量FeO·Al2 O3·SiO2 玻璃相构成 ,玻璃相分布于铁铝尖晶石的晶界并将其包围起来 ,这种结构有利于减轻铁铝尖晶石对复合管内衬抗腐蚀性的不良影响。     

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）。     

CuO对重力分离SHS陶瓷内衬复合管组织的影响

采用重力分离自蔓延高温合成法(Self-propagating High-temperature Synthesis,简称SHS)法,以(Al-Fe2O3-CuO) SiO2复合铝热体系为铝热剂,制备了陶瓷内衬复合管.分析了添加剂CuO对陶瓷层组织的影响.XRD分析表明.陶瓷层主晶相为α-Al2O3、FeAl2O4、Al2SiO5,复合管的中间金属层由α相(Cu在α-Fe中的固溶体)和Cu相组成.CuO作为助燃剂,可提高燃烧速度和燃烧温度并减少陶瓷中FeAl2O4的含量.     

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 .     

重力分离SHS内衬陶瓷涂层合成机理及添加剂行为

在采用SHS铝热 -重力分离技术制备陶瓷内衬复合管的基础上 ,研究了陶瓷涂层的合成机理及相应添加剂在合成过程中的行为 .研究得出 ,重力分离SHS合成过程经历燃烧合成、液相分离和陶瓷凝固三个基本过程 ,陶瓷层致密化贯穿于三个过程之中 ;SiO2 、CrO3 及NaF添加剂通过对三个过程的影响进而影响内衬陶瓷涂层与复合管的各项性能 .研究表明 ,在铝热剂为Al+Fe2 O3 +2 %SiO2 + 6%CrO3 + 1 %NaF条件下 ,内衬陶瓷涂层及复合管具有良好的综合性能 .     

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。     

重力分离自蔓延法制备a-Al_2O_3基复合陶瓷内衬管

采用重力分离自蔓延高温合成(Self-propagating High-temperature Synthesis)制备了a-Al2O3基复合陶瓷内衬复合管,研究了添加CuO、纳米SiC对陶瓷层制备及其组织的影响。XRD分析表明,陶瓷层的主要成分为a-Al2O3,还有少量铁铝尖晶石FeAl2O4和硅线石Al2SiO5及SiC存在,CuO、SiC有利于改善组织结构,促进晶粒细化。CuO作为助燃剂,可提高燃烧速度和燃烧温度并减少陶瓷中FeAl2O4的含量。纳米SiC的引人有效地抑制了基质晶粒生长和减轻了晶粒的异常长大,使得陶瓷层的硬度和致密性提高。     

SHS冶金技术制备纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷研究

以SHS冶金技术,通过材料原位合成手段并在大过冷条件下熔体发生共生共晶反应,快速一次性制备出自然自组装的具有1-3复合、晶内型结构的纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷,其中sEM观察与凝固理论分析表明在本实验条件下只有亚共晶成分的复相陶瓷才易获得ZrO2相纤维直径在纳米尺度上的纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷.     

TiC/Ni/TiC材料的SHS合成研究

通过ＳＨＳ结合准等静压法得到了ＴｉＣ／Ｎｉ／ＴｉＣ材料,在ＳＨＳ过程中,Ｎｉ沿试样厚度方向向两层ＴｉＣ中对称渗流,在生层ＴｉＣ当中,Ｎｉ呈梯度分布,材料的硬度从中心向两边呈对称分布。理论上分析了Ｎｉ在两层ＴｉＣ中呈梯度分布所需的渗流动力。     

Ni含量对SHS法合成TiC-Ni基金属陶瓷的影响

利用ＳＨＳ结合准热等静压（ＰＨＩＰ）技术制备了ＴｉＣ－Ｎｉ基金属陶瓷,理论分析和实验显示,绝热温度Ｔａｄ和燃烧温度Ｔｃ 随Ｎｉ含量的增加而降低,反应温度影响产物的组织形貌,Ｎｉ含量的增加使合成的ＴｉＣ颗粒尺寸变小,并且逐渐趋向于规则的球形。最后的产物均由ＴｉＣ和Ｎｉ两相组成。产物的致密度随Ｎｉ含量的增加逐渐提高,硬度值随Ｎｉ含量的变化而变化,两种因素的作用使硬度值在Ｎｉ含量为２０％ 时达到最大。     

SHS陶瓷衬管技术的研究现状

自蔓延高温合成陶瓷复合钢管技术是20世纪90年代发展起来的高新技术.陶瓷内衬复合钢管具有良好的耐磨、耐蚀、耐热性能,可广泛应用于化工、冶金、矿山等许多工业部门.从设备、工艺、各种不同复合管研究的角度总结了近年来在这一技术领域的研究成果.     

Ti-C-Fe体系自蔓延高温合成的反应动力学过程和结构形成过程

采用燃烧波峰铜楔块淬熄法和热分析法,研究Ｔｉ－Ｃ－Ｆｅ体系自蔓延高温合成的反应动力学过程的结构形成过程,在该体系ＳＨＳ过程中,首先形成Ｆｅ,Ｔｉ低共熔体,Ｃ在高温下溶解于熔体之中,进而形成富ＴｉＣｘ。在主波峰后Ｃ继续通过扩散与Ｔｉｃｘ反应形成接近化学计量比的ＴｉＣ。熔融金属的流动导致大团聚体形成,在团聚体内反应形成小颗粒ＴｉＣ在燃烧波过后的持续高温阶段,ＴｉＣ粒子继续长大。     

SHS火焰喷涂Al2O3基复相陶瓷涂层机理

采用SHS反应火焰喷涂工艺,以氧-乙炔火焰为辅助能源,引发Al与CuO间的高能自蔓延反应,在钢基表面制备了Al₂O₃-Al₂Cu₃复相陶瓷涂层。对经淬熄实验获取的飞行粒子的形态进行了观察,对涂层进行了物相与组织结构分析。针对喷涂条件下Al-CuO团聚体自蔓延反应的能量状态和喷涂粉体特定的物理与几何特征,提出了SHS反应喷涂的基本过程:各团聚颗粒构成独立的微小反应单元,经历反应孕育、飞行燃烧、碰撞、结构转变与凝固4个阶段形成目标涂层。围绕这一基本过程详细讨论了其中的反应机理、结构形成与凝固行为、组织形态及其成因以及各个阶段的控制因素。      

TiC-Al2O3-Fe金属陶瓷的自蔓延高温合成研究

通过自蔓延高温合成结合准热等静压法（ＳＨＳ／ＰＨＩＰ）制备出了致密度为９７．７％的ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－２０Ｆｅ金属陶瓷（ＴＡＦ２０）。分析了金属陶瓷的相组成、微观组织及性能。结果表明：金属陶瓷由ＴｉＣ,Ａｌ２Ｏ３陶瓷颗粒和Ｆｅ粘结相组成;粘结相中Ｆｅ与Ａｌ２Ｏ３之间的界面光滑,与ＴｉＣ之间有一薄的扩散层;ＴＡＦ２０金属陶瓷的抗弯强度和抗压强度分别为８９０ＭＰａ和１８．４ＧＰａ。     

自蔓延高温合成过程中的非平衡问题

自蔓延高温合成(SHS)技术是一门新兴的学科，因其独特的优越性而备受材料科学家的关注。在简要介绍自蔓延高温合成技术的基础上，系统地阐述了SHS过程中的非平衡现象，重点分析了非平衡现象的影响因素及SHS非平衡理论的研究进展，并对SHS非平衡研究作了简要评价，提出了目前存在的问题和未来SHS的研究方向。     

自蔓延高温合成AIN的研究

本文研究了Ｎ２压力、稀释剂含量及松装相对密度对自蔓延高温合成ＡＩＮ的影响。利用ＸＲＤ、ＳＥＭ及金相技术分析了产物的相组成、相分布及产物粉末形貌。并在Ｎ２压力较低的条件下合成了氮化基本完全的ＡＩＮ。     

Self-propagating high-temperature synthesis of titanium borides

The application of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) to prepare a few borides of titanium was investigated. Using the plane wave propagation mode, the synthesis of titanium borides in the cold-pressed cylindrical specimens of the component powder mixtures was effected and was studied as a function of boron content in the initial mix and the specimen size. SHS reaction in compacts having diam. of 6 mm or less and high bulk density could not be initiated and/or sustained and was considered to be a result of rapid heat dissipation.     

热剂反应自蔓延高温合成材料研究进展

热剂反应是自蔓延高温合成反应的一个分支,它采用成本低廉的天然氧化物作原料,比元素直接合成材料具有更显著的经济效益.通过对工业和实验中最具代表性的两种热剂反应--铝热剂与镁热剂反应研究及应用的介绍,阐述了热剂反应的发展状况,并指出了热剂反应研究的不足和有待进一步研究的若干问题.