离心自蔓延复合管金属过渡层微观结构及力学性能研究

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1、太原理：I：大学硕十研究生学位论文离心自蔓延复合管金属过渡层微观结构及力学性能研究摘要离心自蔓延法是将离心技术与自蔓延高温合成技术相结合，在钏管内壁涂敷陶瓷层制备复合管的一种工艺方法。本文在离心力水jI；为l60～l80Gilq‘，利用离心自蔓延法制备陶瓷内衬复合管。通过改变燃烧体系的化学组分制备出的复合管含有不同金属问化合物的过渡层组织，并对比分析了Fe、Tj、Ni、CuO、B。C等添加剂对过渡层组织及复合管界而结构和性能的影响。本文采用硬度试验、抗压剪强度试验、抗压溃强度试验、抗热震性试验等方法测试了复合管的物理性能和力学性能；用光学显

2、微镜、扫描电子显微镜(SEM)观察金属过渡层组织及其与陶瓷层、钢管基体接合界面的微观形貌；用x射线衍射仪(XRD)分析测定金属过渡层咔·f；

3、勺物相组成；用能谱仪(EXS)对金属过渡层组织及复合管接合界面元素的种类、分布和含量进行分析；通过对不同体系金属过渡层的微观结构和相分析，研究了添加剂成分对复合管界面结构及力学性能的影响。研究分析表明，在加入Fe、Ti、Ni、CuO、B4C等添加剂制I双的含有金属间化合物相的过渡层组织显微硬度比无添加剂的纯Fe过渡层明鼢提高，使得陶瓷内衬复合管在物化性能上的平缓过渡，力学性能渺著提高。尤其以加入20％

4、～35％的Ti、Ni、B4C的反应体系制各出的新型A1103—_Ti0：复相陶瓷r4衬复合管性能最好，本文重点对该体系复合管做了洋细分析。试验结果表明，在Al：03—．TiO：复相陶瓷内衬复合管中，金属过渡层与基体熔合在一起，形成冶金结合；在离心力的作用下，密度介于Al101太原理工人学硕士研究生学位论文陶瓷相与Fe和金属问化合物之间的TiC相，把金属过渡层与陶瓷层很nj：地融合在一起形成了良好的结合。复合管形成基体金属一熔合区一金属过渡层一7l'iC混合区～A1，03+Ti02复相陶瓷层良好的结合结构，使得复合管抗剪切强度和抗压溃强度比普

5、通离心复合管分别提高40～50‘％和40～64％，抗热冲击能力也大大加强，从而使陶瓷内衬复合管的使J11寿命和安全稳定性显著提高。关键词：自蔓延高温合成，离心，金属间化合物，陶瓷，力学川i能：。．一鼍ljj；西—≈；太原理：I：大学硕十研究生学位论文STUDYONMECHANlCALPROPERTIESANDMICRoSTRUCTUREOFMETALTRANSITIONLAYER0FCOMPOSITEPIPESPREPARTEDBYSHSC—TABSTRACTSelf、-propagatinghightemperaturesynthesis

6、centrifugal—thermitepi’ocess(SHSC—T)isaneffectprocesstoprepareceramic—linedcompositepipes，whichcombinestheadvantagesofSHSandcentrifugal—thermiteprocess．Inthispapei’，SHS—CT,centrifugalforcewassetas160-180G,wasappliedtopl‘epm’eceramic—linedcompositepipeswithdiffi!rentmicllos

7、tructul‘eot’intel’11／etalliccompoundtransitionlayerbychangingchemicalcompositionol、I‘eactionsystem，andtheeffectofadditiveofFe、Ti、Ni、CuO、B』C()nthen3ici‘oStl’uctul‘eandpropertieswasanalyzedaccordingly．Inthispaper，physicalpropertiesandmechanicalpropertiesweretestedb，vmeansofh

8、ardnesstest，shearstrengthtest，compressivetest，thermalshockl。esistancetestandSOon；microstructureofmetaltransitionlayerandthentm‘faceswereobservedbyopticalmicroscopeandSEM；compositionandphaseofmetaltransitionlayerwereanalyzedbymeansofXRDandtheelementsdistributionandpercentof

9、interfacewereanalyzedbymeansofEXS．Meanwhile，theeffectofdifferentadditivesonmicrostructure