·458· 北京科技大学学报 2000年第5期 ”的圆柱，且其轴向为沿钢管半径方向，以下讨 保留了原陶瓷内衬钢管的各种优异性能，同时 论中都忽略裂纹中熔体重力的影响. 赋予致密的改性层，因此，该工艺比传统搪瓷内 (1)熔体润湿陶瓷的情况. 衬钢管工艺要简单，且耗时也要少得多， 为使熔体渗入陶瓷层中的裂纹中，必须满 本工艺中所采用的改性剂本身耐蚀性能较 足： 好，见表1. Fo+F+F≥F+F (1) 表1改性剂耐酸蚀试验结果(90℃，腐蚀介质为10%的盐 式中：F。为标准压力，其值为PM(P。为标准压 酸、硝酸和硫酸混合液，时间为5h) 强，A为液面的面积)；F。为毛细管力，近似认为 Table 1 Corrosion resistance of modifing agent 裂纹中熔体弯月面为半球则其值为2 LvCOs0/r 样品Agent1 Agnet2 Agent3AlO, (0为熔体对陶瓷的接触角)：F,为离心力，其值 腐蚀率%6.63 6.72 6.99 7.52 为mw2r(m为进入裂纹中熔体质量，ω为角速 注：氧化铝粉作为参照试样 度)：F。为裂纹的气体对熔体的压力，其值为PA (P为裂纹内气体压强)；F:为熔体与裂纹管壁 由此可见，本工艺赋予了陶瓷内衬钢管陶 间的摩擦力，这里暂不考虑它.即式()为： 瓷层内表面一层具有一定耐蚀性的改性层，同 PoA+20Lvcos 0/r+mor=PA (2) 时没有损失陶瓷层的优良耐磨性能， 从式(2)来看，离心力与毛细管力都是有利于熔 3结论 体进入陶瓷层裂纹中的，但后者的作用要比前者 大得多，对本工艺情况可以估算熔体表面张力为 (1)由于直接利用自蔓延反应余热熔化改性 200mN/m,r为1m,m为100g,o为314rad/s 剂，因此该工艺具有充分利用能源、省时、实施 分别代入计算验证.并从式(2)得出，v和ω 方便的特点，并且改性剂能完全进入裂纹和通 的增大都有利于熔体进入陶瓷层裂纹. 孔中. (2)熔体不润湿陶瓷的情况. (2)经过处理后在原钢管陶瓷层表面赋予一 为使熔体渗入陶瓷层中的裂纹，必须满足 层具有一定厚度的改性层，且其表面光滑，提高 PoA+moirz2OLvCos0/r+PA (3) 钢管的运输效率 经简单推算在本工艺条件下式(3)远不能满足. (3)改性剂熔体对陶瓷层润湿好，表面张力 也就是说，熔体润湿陶瓷是其能进入裂纹的必 大，且粘度低是本裂纹修补工艺的必要条件， 要条件. (4)通过修补裂纹，提高了现产品的耐蚀性 当然这里没有考虑熔体粘度的影响.事实 能，并且改性层本身具有一定的耐蚀性能，因此 上由Washburn给出液体进入毛细管的速度公 扩大了现产品的使用场合. 式：v=roLvcos/4nl,式中n为粘度，l为液柱长 度.可知要使熔体易渗入陶瓷层中的裂纹要求 参考文献 其粘度要小，由于制备陶瓷内衬钢管时陶瓷层 1叶明惠，赵忠民，杜心康，等.重力分离SHS双村陶 温度很高，约在1.5×104℃，而熔体的粘度随着 瓷复合管耐蚀性研究.粉末冶金技术，2000(2)：106 温度的升高而降低，在该温度下的粘度远小于 2殷声，自蔓延高温合成技术和材料·北京：冶金工 业出版社，1995 特征流动粘度，因此在本工艺条件下熔体能顺 3柳牧，股声，林涛，等。陶瓷内村复合钢管陶瓷层的 利进入裂纹中， 应力及裂纹研究.见：第一届中国燃烧合成学术会 由于铝热反应刚反应完毕，形成的氧化铝 议论文集，1994 表面层较为粗糙且处于活跃状态，因此高温时 4 Yin Sheng,Liu Mu,Yao Yucheng,et al.Feldspar Additive 熔体在毛细管力作用下更易于陶瓷层形成较为 in Ceramic Composite Pipes Made by a Centrifual SHS 紧密的结合， Process.Inter J SHS,1993(2):69 5徐滨士，朱绍华.表面工程的理论与技术.北京：国 直接利用铝热反应余热对陶瓷层中的裂纹 防工业出版社，1999 进行修补，得到了改性层与原陶瓷层结合良好 6郭志猛，庄奋强，林涛，等.高阻值衬层电化学无损 的陶瓷内衬钢管.由于利用该工艺制备的钢管 检测探伤.金属学报，1999,35(2)：180北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 的 圆柱 ， 且其轴 向为沿 钢 管半径方 向 ， 以下 讨 论 中都忽 略裂纹 中熔体重 力 的影 响 熔体润 湿 陶瓷 的情况 为使 熔体渗入 陶瓷层 中 的裂 纹 中 ， 必 须 满 足 只 七凡十凡 式 中 为标准压 力 ， 其值 为 尸碑 为标准压 强 ， 为液面 的面积 为毛细 管力 ， 近似认 为 裂 纹 中熔 体 弯 月 面 为 半 球 则 其 值 为 氏 为 熔体对 陶瓷 的接触 角 为离心 力 ， 其值 为 为 进入裂 纹 中熔体质 量 ， 。 为 角 速 度 凡 为裂纹 的气 体对熔体 的压力 ， 其值为 尸 为 裂 纹 内气 体压 强 为熔体 与 裂 纹 管壁 间 的摩 擦力 ， 这 里 暂 不 考虑 它 即式 为 尸月 口 什 田 全 从式 来看 ， 离心力与毛细 管力都是有利于熔 体进入陶瓷层裂纹 中的 ， 但后者 的作用要 比前者 大得多 ， 对本工艺情况可 以估算熔体表面张力为 ， 为 脚 ， 为 ， 。 为 分别代入计算验证 并从式 得 出 ， 氏 和 。 的增大都有利于熔体进入 陶瓷层裂纹 熔体不润湿 陶瓷 的情 况 为 使熔体渗入 陶瓷 层 中的裂纹 ， 必 须满 足 尸洲 。 ， 七 例叶尸减 经简单推算在本 工 艺 条件下 式 远不 能满足 也就 是 说 ， 熔 体润湿 陶瓷是 其 能进入裂纹 的必 要 条件 当然 这里 没有考 虑熔体粘度 的影 响 事 实 上 由 认厄 给 出液体进入 毛细 管 的速度 公 式 产氏 叮 ， 式 中 叮为粘度 ， 为液柱长 度 可 知 要 使熔体 易 渗入 陶瓷层 中 的裂纹要 求 其粘度 要 小 由于 制备 陶瓷 内衬 钢 管 时陶 瓷 层 温度很 高 ， 约 在 ℃ ， 而熔体 的粘度 随着 温度 的升 高而 降低 ， 在 该温度 下 的粘度远 小 于 特征流动粘度 ， 因此在本工 艺 条件下 熔体 能顺 利 进入裂纹 中 由于铝 热 反 应 刚反 应完 毕 ， 形成 的氧化 铝 表面层 较 为 粗糙 且 处 于 活跃状态 ， 因 此 高温 时 熔体在毛 细 管力作用 下更 易于 陶瓷层形成较为 紧密 的结合 直接利用 铝热 反 应 余热 对 陶瓷层 中的裂 纹 进行修补 ， 得到 了改性层 与 原陶瓷层 结合 良好 的陶瓷 内衬钢 管 由于利用 该工 艺制备 的钢 管 保 留 了 原 陶瓷 内衬钢 管 的各 种优异 性 能 ， 同 时 赋 予 致密 的改性层 ， 因此 ， 该工 艺 比传统搪瓷 内 衬钢 管 工 艺 要 简单 ， 且 耗 时 也 要 少 得 多 本工 艺 中所采用 的改性剂本 身耐蚀性 能较 好 ， 见表 表 改性剂耐酸蚀试验结果 ℃ ， 腐蚀介质为 的盐 酸 、 硝酸和硫酸混合液 ， 时间为 句 介 价 样品 腐蚀率机 注 氧 化铝粉戒参照 试样 由此可 见 ， 本工 艺 赋 予 了 陶瓷 内衬钢 管 陶 瓷 层 内表 面 一 层 具 有 一 定 耐蚀性 的 改 性层 ， 同 时 没 有损 失 陶瓷 层 的优 良耐磨 性 能 结论 由于 直接利用 自蔓延 反应余热熔化改性 剂 ， 因此 该 工 艺 具 有 充 分 利 用 能源 、 省 时 、 实施 方便 的特 点 ， 并且 改 性 剂 能 完全进入裂 纹和 通 孔 中 经 过处 理后 在 原钢 管 陶瓷层 表面赋予 一 层 具有一 定 厚度 的改性层 ， 且其表面 光滑 ， 提高 钢 管 的运输效率 改 性剂熔体对 陶瓷 层 润湿 好 ， 表面 张 力 大 ， 且 粘度低 是本裂纹修补 工 艺 的必 要 条件 通过修补 裂 纹 ， 提 高 了现产 品 的耐蚀性 能 ， 并且 改性层 本身具有一定 的耐蚀性 能 ， 因此 扩 大 了现产 品 的使用 场合 参 考 文 献 叶 明惠 ， 赵忠 民 ， 杜 心 康 ， 等 重力分 离 双衬陶 瓷复合 管耐蚀性研究 粉末 冶金技术 ， 殷 声 自蔓延 高温合 成 技术和 材料 北京 冶金工 业 出版社 ， 柳牧 ， 殷声 ， 林涛 ， 等 陶瓷 内衬 复合钢 管陶瓷层 的 应 力及裂纹研究 见 第 一届 中国燃烧合成学 术会 议 论文集 ， 叭 ， ， ， 协 加 ， 徐滨士 ， 朱绍 华 表 面 工 程 的理论与技术 北 京 国 防工 业 出版社 ， 郭 志猛 ， 庄 奋强 ， 林涛 ， 等 高阻值衬层 电化学无损 检测探伤 金属学报 ，