钨钼烧结炉用氧化锆制品损毁形式及机制解析.docx
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1、铛铝烧结炉用氧化错制品损毁形式及机制解析摘要:运用XRD、扫描电镜观察并分析铝铝烧结炉用氧化错制品,探究其损毁机制。统计结果发现,温度2000C时,W或WO发生蒸发、凝聚,聚集在氧化错制品的气孔内,诱导其结构发生改变,温度改变时发生热应力裂痕;W或Wo与氧气反应会生成W(或Wo随后和制品内CaO反应生成CaWO4或CaWOO4,造成氧化错晶相失稳,温度升降过程中,相变伴随制品体积改变而变化,以致局部发生龟裂、断裂情况;铝铝坯体的成型工艺中运用了含碳结合剂,烧结时其会分解出游离碳,并碳化氧化错,与NZ发生氮化反应,生成碳化错或者相应混合物,对错制品的显微结构构成损坏,制品自身强度随之降低。关键词
2、:筲铝合金;氧化错;损毁机制;还原反应引言铝钳合金作为一种经典的难融合合金材料,自身具有超强的耐高温特性,在工业制造领域有广泛应用。粉末冶金法生产制备铝铝合金时会运用到感应烧结炉,现场使用时炉膛温度高于2000C,升降温度快速、使用频率高,对炉衬耐火材料的性能提出严格要求。氧化错自身的熔点高、化学性质稳定、保温效果较好,经常使用氧化钙稳定处理所得的氧化错制品作为鸨铝烧结炉的内衬保温材质。适用于烧结炉工况的氧化错制品数次使用后局部时常出现裂痕、剥脱情况,效能丧失而被更换新品。本课题选择烧结炉用后氧化错残破作为分析对象,探究氧化错制品的损毁机制。1铛铝烧结炉应用工况及耐火材料的损毁机制11烧结炉的
3、主要结构构成及操作要点烧结炉是一种常压超高温加热设施,在真空或保护气体下运用中频感应实现加热,多被用在成型以后的铝铝合金坯体高温烧结工序内,炉膛作业温度通常高于2000C,部分工况下会高于2600。鸽相加热炉炉膛结构见图1。ITg管;2f化错砖;3一氧化铝空心球砖;4一感应线圈;5一炉壳(水冷):6-热处理的铝铝制品:7一进气管;8一出气管图1鸨铝加热炉炉膛结构图示鹤铝金属粉末与结合剂充分混合后,运用冷等静压机使其形成坯体构造,安置在烧结炉炉膛中;对炉腔抽吸真空到某一真空度,随后为防控鸨铝局部氧化,加热期间要连续通进保护气体(一般选用出);加热升温与保温过程均快速进行,一般是由室温加热到最高烧
4、成温度的总耗时短于24h;冷却是在外层炉壳循环水冷条件下执行的,一般监测到炉膛温度降至某一范围后,考虑到可靠性、经济性等因素,时常会改用电作为保护气体。12衬耐火材料的损毁鸨铝烧结炉对实际应用环境提出严格的要求,这也是炉衬耐火料会严重损毁的主要原因,尤其是用在高温层隔热方面的耐火材料,使用寿命通常短于半年。分析频繁运用后被拆除的氧化错,和投用前的氧化错砖做比较,氯化错砖用在工业制造时发生的损毁现象包括凹:(1)使用以后砖体颜色改变。没有使用过的氧化锚制品多为白色或乳黄色,频繁使用后残砖转变成灰褐色,和热面距离越近,颜色就越深。(2)用后砖很多位置开裂或边角缺失。伴随氧化错使用频率的增加,其先在
5、热面形成龟裂表象,伴随时间推移裂纹深度及宽度均由拓展,发生断裂。(3)一些破屡次使用后脆性增加,强度明显降低。(4)部分氧化错砖历经一段使用时间后,热面出现了不同程度的烧熔、瓷化等现象。2氧化错制品用后的残破分析针对氧化错制品用后出现的各种损毁现象,利用X射线衍射分析(XRD),CuKa射线(=1.5406A),额定功率12kW;扫描速度与步长对应值依次是4min,与0.02,实际扫描范畴20800,电子显微镜(FE-SEM)测试时运用FE1tecnaiG2型透射显微镜进行操作,先把粉末样品分散至无水乙醇溶液内,随后取一滴再铜网上,干燥处理后观察样品。配合能谱展开分析研究,其中光谱测量范围是1
6、00T000Cmi激发光源是532nm在高温工况下氧化错制品发生损毁情况基本上是如下多因素协同作用的结果2。2.1铝、铝金属发生聚沉利用SEM观察分析氧化错用后残砖上呈灰褐色的位置,认为其是由于鸨、铝金属聚沉到制品表层引起的。进行了更深层次的分析,探查到于制品内部气孔界面位置也由很多鸨、铝金属聚集在此。中频炉的操作温度通常高于1900C,在这样的高温工况下,W.Mo的蒸气压均很富,发生冷却时W、MO蒸气在氧化错制品上出现渐进式凝聚,最后把制品浸染成了灰褐色。从热力学视角出发,鸨、铝自身均不会和氧化错或者氧化钙发生化学反应,只是在表层局部或里边气孔位置发生物理聚沉。铝与铝的聚沉行为诱导氯化锚制品
7、的结构构成发生改变,给其热导率与热膨胀系数均带来一定影响,当温度出现较明显的改变时,就很容易生成内应力,最后引起局部开裂的状况。2.2鸨、铝被氧化后造成氧化错内稳定剂脱溶针对氧化错制品使用以后发生裂纹数目增加以及强度直线下降等现象展开分析。具体是运用XRD比较了氧化铝原砖与使用后砖的相构成,见图2。发现和原砖做比较,使用后氧化错砖内单斜相含量明显政所,且还出现了一些CaWO4或者CaWoO4O C-ZrO2 m-ZrO2 -CaWO4 -CaMoO4用后砖陵20304050607020/()图2氧化锚原砖与用后砖的XRD图谱综合SEM图谱分析情况,很多氧化错立方相大颗粒被分解成了单斜相小粒子,
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