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    铝热离心法制备不锈钢内衬复合钢管的原理是什么
        铝热离心法已成功地用于陶瓷内衬复合钢管的生产,铝热离心法也可用于不锈钢内衬复合钢管的制造。由这种方法制备的复合钢管可取代整体不锈钢钢管,制造成本低。不锈钢内衬复合钢管可用作耐腐蚀管道、耐腐蚀容器和阀门、用于石油,化工和矿山等工业部门不锈钢工程上。
        铝热离心法制备不锈钢内衬复合钢管的原理为:将含有Fe2O3、NiO、CrO3、Cr2O3和Al粉的铝热剂粉末装入普通碳钢钢管内,把装有铝热剂的钢管装夹在离心机上。使其高速旋转,之后点燃铝热剂,发生氧化还原反应,放出大量的热,反应产物Fe,Ni,Cr和A12O3:呈熔融状态。由于产物密度不同,在离心力作用下发生相分离。比重较小的A12O3浮于内表面(随后被除去),比重较大的金属Fe,Cr,Ni形成合金和基体碳钢熔焊在一起,形成内衬不锈钢的钢管。化学反应式如下:
        Fe2O3十2Al=2Fe十A12O3十836kJ
        CR2O3十2AL=2Cr十Al2O3十530kJ
        CrO3十2A1=Cr十Al2O3十1094kJ
        3NiO十2Al=3Ni十A12O3十928kJ
        调整铝热剂各组元的含量可制备18~8型奥氏体不锈钢、双相不锈钢和耐热不锈钢。
        铝热离心法与传统离心铸造工艺有很大区别。首先是熔体的产生方式不同。离心铸造的高温熔体是在型腔外高温熔化,再注入型腔中。铝热离心法的高温熔体是由化学反应在型腔中原位生成,具有较高的温度。其次是高温熔体的组成不同,离心铸造的高温熔体由某成分的合金构成,铝热离心法的高温熔体由比重不同的两种或两种以上的材料组成。在铝热离心过程中,不但有铝热剂的燃烧合成,同时还发生熔融产物金属与渣(主要为Al2O3)的相互分离。由于燃烧过程较快,液相停留时间较短,因此,快速实现熔融金屑与渣的分离对得到高质量的金属涂层非常重要。研究表明,离心力可明显加速相分离过程,降低熔体的粘度也有利于相分离,同时,还应尽量延长液相停留时间。碳钢钢管的预热以及在其内表面涂层以减少热量损失,都可以有效延长液相停留时间,使相分离更加完全,从而提高不锈钢层的纯度。
        由于不锈钢层与基体碳钢之间热膨胀系数的差别,复合钢管高温合成后的冷却过程中,不锈钢层中产生拉应力,基体碳钢中产生压应力。在热应力作用下,不锈钢层中易产生裂纹。研究表明,如果合成的不锈钢塑性较差,热应力易使其开裂。如果不锈钢层在热应力作用下可发生塑性变形,可明显缓解热应力,从而消除裂纹。提高钢的纯度,减少夹杂及第二相的析出,都能提高不锈钢的塑性。
        铝热离心法的优点之一是可制备超低碳不锈钢,避免钢中析出碳化物,因此可防止由于碳比物析出造成的晶界附近贫铬,从而提高抗晶间腐蚀性能。
        不锈钢层的结晶形态与铝热离心法的工艺特点有关。铝热剂点火后,燃烧产物为熔融的A12O3和金属。在保证两相能够完全分离的工艺条件下,由于离心力的作用,A12O3浮于圆周内表面,并先于金属熔体结晶,这相当于在熔融的液态金属表面加了一层保温层,而与熔融金属接触的外层钢管温度较低,且导热系数大于A12O3层,因此不锈钢熔体的结晶先从钢管的内表面开始并向轴心方向呈柱状生长。
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