铁硅金属间化合物的制备及耐铝液腐蚀、抗热震性研究

摘要

热浸镀锌/铝技术是目前防止钢铁材料在自然环境中腐蚀的最经济有效的防护技术之一，但熔融锌/铝液对热镀设备具有强烈的腐蚀作用。在内热式热浸镀炉日益推广的今天，对低成本、高性能、大尺寸、长寿命的内加热器保护套管的研究具有重要的意义。本课题本着这一目的，利用机械合金化—真空退火工艺成功制备出完全铁硅金属间化合物粉末；并用硅酸盐耐高温粘结剂与粉末均匀混合后压制成型；然后在熔融铝液中对铁硅金属间化合物套管进行了不同时间，不同温度的耐蚀性测试；并用两种不同方法对铁硅金属间化合物套管以及碳化硅冷静压烧结管进行抗热震性对比测试；最后对套管进行密度测试以及断口扫描电镜分析。研究结果表明： 利用机械合金化—真空退火工艺能够简便经济的制备出完全铁硅金属间化合物，最佳工艺参数为：球磨20h，950℃温度下退火2h。球磨过程中分散剂的加入，虽然降低了粉末与磨球以及球罐的粘结程度，但在相同退火工艺条件下，却大大延迟了金属间化合物生成时间。 在熔融铝液中质量成分为Fe50Si50的套管耐熔融铝液腐蚀性能最强，SiC冷静压烧结管次之，Fe75Si25的耐熔铝腐蚀性最差。熔融铝液温度的提高，加剧了对铁硅金属间化合物的腐蚀程度。但质量成分为Fe50Si50的套管在950℃温度下腐蚀96h后，仍具有良好的耐熔铝腐蚀性能。低的致密度导致套管表面和内部缺陷的存在，诱发了腐蚀的发生。 C-2粘结套管的抗热震性远远超过水玻璃粘结套管，但不及SiC冷静压烧结管。究其原因是C-2粘结套管的密度小于SiC冷静压烧结管。金属间化合物套管表面及内部缺陷的存在诱发了热震裂纹形成，降低了抗热震性能。SiC冷静压烧结管穿晶断裂形貌说明，SiC本身质脆，具有较差的断裂韧性。 通过一系列具有独创性、创新性的研究，本文认为：机械合金化—真空退火法是目前制备铁硅金属间化合物最经济方法；C-2粘结套管在熔融铝液中具有良好的耐蚀性和抗热震性性；但C-2粘结套管低的致密度导致了大量缺陷的存在，诱发了裂纹的产生，降低了耐蚀性，抗热震性和其他性能。 如果采用冷静压成型工艺，将有利于提高致密度，从而进一步提高铁硅金属间化合物的耐熔融铝液腐蚀性能和抗热震性能；目前关于脆性材料耐蚀性和抗热震性的研究还不够深入，铁硅金属间化合物耐熔铝腐蚀性机理尚无共论；材料的抗热震性能与增韧的机理之间的关系尚不清楚，因此对材料抗热震性能的评价理论有待深入。

目录

文摘

英文文摘

论文独创性声明及论文知识产权权属声明

第一章序言

第二章基础理论分析

第三章铁硅金属间化合物制备工艺研究

第四章铁硅金属间化合物耐熔铝腐蚀性研究

第五章铁硅金属间化合物抗热震性研究

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文