交变磁场对shs制备复合钢管陶瓷层相结构的影响

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1、——试验研究特种铸造及有色合金2009年第29卷第7期交变磁场对SHS制备复合钢管陶瓷层相结构的影响焦万丽(山东理工大学材料科学与工程学院)摘要将交变磁场引入自蔓延反应，研究其对陶瓷层的相结构的影响，采用Ni0作为添加剂进行对比试验。试验结果表明，交变磁场并不改变陶瓷层的相组成。显微结构分析表明，随着磁感应强度的增加，口-A120s的枝晶尺寸减小，形态逐渐向细小的等轴晶形态过渡，在磁感应强度为o．2T时，出现等轴晶组织。NiO的加入增强了交变磁场的影响效果，在NiO加入量为0．4％时可以在0．1T的磁感应强度下得到细小的等轴晶组织。关键词自蔓延；交变磁场；微

2、观结构；细化晶粒中图分类号TQl74；TB331文献标志码A文章编号1001—2249(2009)07—0596—03DOI：10．3870／tzzz．2009．07．003自蔓延法制备的陶瓷内衬复合钢管广泛应用于矿交变磁场发生装置中(工作台尺寸：150mm×150mm山、冶金、电力和化工等领域，可满足这些领域对物料输×150mm)，见图1。电磁线圈60匝，采用工频交流电n“]0～0激励，磁感应强度．2T连续可调。交变磁场的磁送管道高耐磨性、强抗腐蚀性及抗高温等要求。在0～重力法制备复合管的过程中感应强度为0、．1、0．2T，分别对应13号试样，其余，铝热剂

3、的燃烧和固／液相的分离是制备过程中的基本步骤，这两个过程是获得具试验条件相同。将镁粉和高锰酸钾依次铺在铝热剂上方3～415S后开有良好外观，再滴滴丙三醇，大约始燃烧，完成、优良的物理性能、良好的使用寿命的关键。一般说来SHS反应。铝热剂燃烧前打开磁场，反应结束后关闭，，制备环境对最终产物的微观结构和性能[5q]交变磁场贯穿自蔓延反应始终。另外，在以上反应物的有重要的影响。将外场应用于自蔓延过程是近期基础上添加了质量分数为4％和8％的NiO，交变磁场研究的热点，研究人员在这方面做了大量的工作。电磁工作强度0．1T，对应4、5号试样。场作为一种非常重要的物理场，

4、具有无接触传递能量、选择性大、效率高、可控性强、节能环保等优点，在材料学领域中成为重要的研究方向。在自蔓延反应的过程中施加电磁场可以改变反应物的最终结构，同时提高反应物的活性。但有关电磁场应用于陶瓷内衬复合管过程中的研究却未见报道。本课题采用自制的交变磁场发生设备，将交变磁场引入自蔓延制备复合钢管的全过图1试验装置图程，研究不同磁感应强度的电磁场对自蔓延过程及最终1．铝热荆2．电磁线圈3．底座4．隔热层产物的微观组织的影响。从制备的复合管上切割出试样，抛光后用金相显微1试验过程镜观察结构。取下陶瓷层后，制成粉末，进行X射线衍射分析确定物相。试验材料为碳素无缝

5、钢管,,25mm×，尺寸为／3mm×100mm，钢管内表面用温热NaOH溶液除油，2试验结果与讨论用体积分数为30％的HCl溶液除锈一，钢管端用铝箔2．1交变磁场对陶瓷层物相和燃烧速度的影响74～包封。铝热剂为分析纯(0．00．150ram)A1粉和图2是1、3、5号试样的X射线衍射结果。结果表Fe00～23粉(．0530．074ram)。A1粉和Fe203粉按化明—AlOFeAlO，各试样的物相主要由a。。基体和。。尖晶学反应的化学计量比配制，在此基础上加入质量分数为石亚稳相结构组成。当加入NiO后，还生成了4％的SiO。和4％的CaF。以延长固／液相分离

6、的时间。NiFe。0。相。SiO。和CaF：在陶瓷熔体中形成液态玻l经混料机充分混合▲cm、烘干后，以1．8g的装料密璃，凝固后又在陶瓷晶界处形成玻璃相，所以在x射线度填入钢管中，并保持竖直状态，填料后的复合管置于衍射的结果中并未检测到，图2说明在自蔓延反应过程—～收稿日期：20081l-05；修改稿收到日期200903—15：基金项目：山东理工大学科研基金资助项目(2006KJM3I)7—2781665—作者简介：焦万丽，女，197年出生，副教授，山东理工大学材料科学与工程学院，山东淄博(255049)，电话：13675338352，0533，Emailj

7、wlzl77@163．com596变磁场对SHS制备复合钢管陶瓷层相结构的影响焦万丽b一L●J。mJ一’}▲一一【№0uLL么jjl【

8、㈨．工(b)3号试样(c)5号试样(a)1号试样图2陶瓷层X射线衍射图。2中施加交变磁场并未改变陶瓷层中的相组成．2交变磁场对陶瓷层微观结构的影响置于交变磁场中的钢管，会在，由于磁通量的变化固／液相的分离过程是自蔓延反应过程的重要组成管壁的横截面内产生感应电流。感应电流本身会对钢部分。反应区的，非金属氧化物的结晶过程也同时进行管产生加热作用，感。当磁感应强度较大或频率较高时温度梯度、熔池的流动状态对最终、固／液相的分离时间应

9、电流的热效应会更加明显。这种热效应将从外界引生成物的