重力SHS分離法制備(ZrO2+Al2O3)復(fù)相陶瓷內(nèi)襯管工藝的研究.pdf

1、自蔓延高溫合成(Self-propagating High-temperature Synthesis,簡稱SHS),是利用原料組分放熱化學(xué)反應(yīng)而制備材料的新技術(shù)。重力SHS分離法制備陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注,但其韌性差、抗熱震性不高以及致密性低等影響了內(nèi)襯管的應(yīng)用。
　　針對此問題,本文采用重力SHS法制備(ZrO2+Al2O3)復(fù)相陶瓷內(nèi)襯管,利用正交實驗優(yōu)化ZrO2、NaF、SiO2的添加量以獲得顯微硬度、氣孔

2、率、抗熱震性及斷裂韌性綜合性能優(yōu)異的最優(yōu)配比;研究經(jīng)Y2O3穩(wěn)定化ZrO2對復(fù)相陶瓷內(nèi)襯管的微觀組織、各項性能、結(jié)合界面的影響;研究空冷、水冷、爐冷及燃燒過程中輔加水平機械振動等不同工藝參數(shù)對內(nèi)襯管微觀組織及各項物理力學(xué)性能的影響。
　　研究表明,添加劑的最優(yōu)配比為10％ZrO2、4%NaF、2%SiO2,其顯微硬度值為1273.8、氣孔率為5.34%、抗熱震性為14次、斷裂韌性值為15.37MPa·m1/2;ZrO2的含量水平對

3、顯微硬度、氣孔率、抗熱震性及斷裂韌性等性能的影響排第一,NaF第二,SiO2第三;顯微硬度值在10%ZrO2時呈現(xiàn)最大值,之后隨ZrO2含量的增加而下降,氣孔率、抗熱震性及斷裂韌性均在20%ZrO2時出現(xiàn)最優(yōu)值。
　　ZrO2含量為10%、20%、30%、40%時,陶瓷層的微觀組織分別為離異共晶、棒晶、層片狀、棒晶等共晶組織。經(jīng)Y2O3穩(wěn)定后的含量為10%、20%、30%的ZrO2,復(fù)相陶瓷微觀組織分別為離異共晶、放射狀和雪花狀等

4、共晶組織。穩(wěn)定化ZrO2內(nèi)襯管抗熱震性有較大提升,顯微硬度、氣孔率及斷裂韌性都略有下降,結(jié)合界面優(yōu)于未穩(wěn)定ZrO2內(nèi)襯管。
　　以10%ZrO2、2%NaF、2%SiO2為添加劑,其余組分為鋁熱劑,研究不同工藝參數(shù)對內(nèi)襯管組織及性能的影響?？绽浜?Al2O3為長徑比較大的柱狀晶,ZrO2分布于Al2O3枝晶間;水冷處理后,Al2O3呈等軸晶,ZrO2以條絮狀分布于Al2O3晶界;爐冷后ZrO2晶粒較大,呈塊狀分布于Al2O3晶粒之