概 述

    陶瓷耐磨彎頭是國家"八六三"高科技技術(shù)計(jì)劃中研制成功并率先產(chǎn)業(yè)化的具有國際先進(jìn)水平的新型復(fù)合材料。產(chǎn)品采用自蔓延高溫合成法（SHS）制造，利用鋁熱反應(yīng)自身放熱熔融反應(yīng)物，在離心力作用下使Al2O3和Fe的分離原理，復(fù)合管從內(nèi)而外分別是剛玉陶瓷（AL2O3）層、過渡層和鋼管層。剛玉陶瓷層是在 2200 ℃以上高溫形成的致密的鋼玉陶瓷通過過渡層同鋼管形成牢固的冶金結(jié)合，具有良好的耐蝕、耐磨及高強(qiáng)度、韌性，較強(qiáng)抗機(jī)械沖擊和抗熱沖擊的綜合性能。且能進(jìn)行車削，磨削和焊接等加工。到目前為止，沒有任何一種復(fù)合材料具有這種優(yōu)異綜合性能。

該產(chǎn)品于九四年分別通過了冶金部和電力部的成果和產(chǎn)品鑒定（冶金 陶瓷層含AL2O390%以上，耐酸度96-98%，同高剛玉瓷耐酸度相同。耐蝕性比不銹鋼高十倍，耐磨性相當(dāng)于鎢鈷硬質(zhì)合金，比鋼高十幾倍，可在900℃以下長期工作。性能參數(shù)可見表1-7。

表1、陶瓷鋼管的物理機(jī)械性能陶瓷耐磨彎頭是采用自蔓延高溫合成―離心法制造的。即將無縫鋼管放在離心機(jī)的管模內(nèi)，在鋼管內(nèi)加入氧化鐵粉和鋁粉混合物，這種混合物在化學(xué)中稱為鋁熱劑。離心機(jī)管模旋轉(zhuǎn)達(dá)到一定速度后，經(jīng)一火星點(diǎn)燃鋁熱劑，鋁熱劑立即自己燃燒，燃燒波迅速蔓延，在蔓延時發(fā)生如下劇烈的化學(xué)反應(yīng)：

2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe+836KJ

3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe+3265KJ

鋁熱劑反應(yīng)后生成物為穩(wěn)定型α-Al2O3（即剛玉）和鐵，同時放出大量熱量。這些熱量如在絕熱條件下，絕熱溫度可達(dá)到3753K和3509K，它使鋼管內(nèi)原來物料以及反應(yīng)后的生成物，即是熔點(diǎn)為2045℃的剛玉也都變成熔液。由于反應(yīng)非常迅速，只有數(shù)秒鐘，熔融反應(yīng)物在離心力作用下。迅速按比重大小進(jìn)行分離。鐵的比重（7.85g/㎝3）為Al2O3 比重（3.95g/㎝3）兩倍，較重的鐵被離心力甩到鋼管內(nèi)壁，較輕的Al2O3則分布在鐵層的內(nèi)層。由于鋼管迅速吸熱和傳熱，Al2O3 和Fe 很快達(dá)到凝固點(diǎn)，分層凝固。最后形成的陶瓷鋼管從內(nèi)到外分別為剛玉瓷層，以鐵為主的過渡層，以及外部的鋼管層。高溫熔融的鐵液和Al2O3液，與鋼管內(nèi)壁接觸，使鋼管內(nèi)壁處于半熔融狀態(tài)，使鐵層與鋼管形成冶金結(jié)合，鐵層與剛玉瓷層間也形成牢固的機(jī)械結(jié)合，其結(jié)合壓剪強(qiáng)度（即在軸向把陶瓷層壓出時強(qiáng)度）≥15MPa；陶瓷鋼管壓潰強(qiáng)度（即從管外把管內(nèi)陶瓷壓碎時的強(qiáng)度）≥50MPa。

三、特 點(diǎn) 

    1、耐磨性好。

2、運(yùn)行阻力小。

3、工程造價低；陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管因重量輕，使用壽命提高，從而使支吊架費(fèi)用，搬運(yùn)費(fèi)用減少，平均投資下降。陶瓷復(fù)合管的工程總造價與鑄石管相當(dāng)，與耐磨鋼管相比工程造價下降20—30％。

4、耐腐蝕、防結(jié)垢。

5、耐溫性能好：陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管能在－50～900℃溫度范圍內(nèi)長期正常運(yùn)行，材料線膨脹系數(shù)6～8×10－6℃。

6、安裝施工方便：產(chǎn)品重量輕，與同內(nèi)徑的其他管材相比，可節(jié)約鋼材20～30％，且具有耐熱與耐機(jī)械沖擊等良好的綜合性能，可采用焊接、法蘭快速等聯(lián)接方式，施工安裝方便，可減少安裝費(fèi)用。

硬度HVKgf/mm2

壓潰強(qiáng)度

① MPa

比重

g /cm3

抗抗剪切強(qiáng)度②MPa

絕對粗造度 mm

線膨脹系數(shù)③×10-6K-1

陶瓷鋼管

1100-1400

350-400

4.6-4.7

含過渡層

15

Dn≤150為0.35

Dn>150為0.12

8.5-9

20#碳鋼管

149

411

7.85

Hfgh

新的0.05-0.1

舊的0.4-0.6

14-15

注：①無縫鋼管厚8㎜，陶瓷層和過渡層總厚度2.5～3.5㎜,從管外把管內(nèi)MPa陶瓷壓碎時的強(qiáng)度。

 部 93 冶科成鑒字 372 號、電力部 94 電產(chǎn)鑒字 30 號）。是國家" 863 "高技術(shù)新材料專家委員會重點(diǎn)支持和推廣項(xiàng)目，并被國家科委列入九五年國家級火炬計(jì)劃。

陶瓷鋼鐵復(fù)合管已廣泛用于電力、鋼鐵、冶金、礦山、煤炭、水泥和鑄鋁業(yè)，經(jīng)電廠煤粉、灰渣和礦山尾礦、鐵礦粉輸送、礦井回填等使用表明，其壽命比普通鋼管高10倍以上。