0I:10.13374/j.1ssn1001053x.1997.01.022 第19卷第1期 北京科技大学学报 Vol.19 No.I 1997年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1997 多组元铝热剂的反应特性* 段辉平殷声赖和怡 北京科技大学材料科学与工程系，北京100083 摘要果用热分析法对多组元铝热剂Fe,O~CrO,-NiO-A1的反应行为进行了研究.结果发 现，CO,的分解、气化、挥发等热特性强烈影响铝热剂反应行为和反应产物的成分. 关键词铝热剂，反应特性，离心、铝热法 中图分类号TQ038.2,TF803.131 离心一铝热法(Centrifugal-Thermit,简称C-T)或称SHS离心法是生产内衬陶瓷复合 钢管的一种新兴工艺2).用Fe,O,-CrO,-NiO-Al作为铝热剂，采用C-T工艺制备不锈 钢内村复合钢管是一种新的尝试，) Fe,O,~CrO,-NiO-Al系的铝热反应过程中，包含复杂的物理、化学过程，致使最终产 物的成分与设计成分产生偏差，本文研究该铝热体系的反应特性，以确定合理的配方，达到控 制最终产物成分的目的. 1实验结果和分析 1.1反应原料的热特性 当燃烧波在铝热剂中传播时，在反应前沿存在一个预热区.处于该区的反应原料在反应 以前要经历一个被加热的过程.因此，了解各反应物在受热过程中的行为是确定多组元铝热 剂反应特性的前提 图1~3分别是Fe,O,NiO,CrO,原料在氩气保护下的热重分析曲线，升温速率为10 ℃/min.由图1可见，当Fe,0,被加热至670℃左右时，Fe,0,失重只有0.44%，这是由于它所吸 附的水和气体被排除的结果；N0被加热至653℃左右，几乎没有失重（图2）：而图3表明， CO,被加热时，出现了明显的失重. 由于C0,的熔点为196℃，当温度超过熔点后即有少量Cr0,气化挥发，在250℃左右， C0,发生分解，放出氧气.随着温度的升高，CO,气化也越快.CO,在受热过程中发生如下分 解： Cr0,→Cr,0→Cr,O,→C02+Cr203 (1) 因此，CO,的热重曲线出现台阶式的变化，在506℃左右，全部的CO,发生分解而生成稳 定的固态Cr,0,随后，不再有失重.在第I阶段（室温~281.36℃）的失重，主要是由于脱气、 脱水以及极少数C0,的分解、气化引起，失重较少，不到1%；而在第Ⅱ(281.36~382.92℃)， 1996-10-01收稿第一作者男30岁博士 ◆国家863基金资助项目第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 一 一 。 多组元铝 热剂 的反 应特性 段辉平 殷声 赖 和怡 北京科技 大学材 料科学 与工 程 系 ， 北京 摘要 采 用 热分 析法 对多 组元 铝 热剂 ， 一 ， 一 一 的反 应行 为进行 了研究 结果发 现 ， 的分解 、 气化 、 挥发等热特性强烈影 响铝热剂反 应行为和反 应产物的成分 关键词 铝热剂 ， 反应特性 ， 离心 、 铝热法 中图分类号 ， · 离 心一铝 热法 一 ， 简称 一 或称 离心 法 是 生 产 内衬 陶瓷复合 钢管 的一 种新 兴工 艺 周 · 用 ， 一 。 一 一 作 为铝 热剂 ， 采用 一 工 艺制 备不锈 钢 内衬复合钢管是 一种新 的尝试， ， 一 旧 ， 一 一 系 的铝 热反 应过 程 中 ， 包含 复 杂 的物理 、 化学过 程 ， 致使最终产 物 的成分 与设计成分产生偏 差 本文研究 该铝 热体系 的反 应特性 ， 以 确定合理 的配方 ， 达到控 制最 终产物成分 的 目的 实验结果和分析 反应原料的热特性 当燃烧波 在 铝 热剂 中传播 时 ， 在 反 应 前 沿存在 一 个 预 热 区 处于 该 区 的反 应 原料 在 反 应 以 前要 经 历 一个被 加 热 的过 程 因此 ， 了解 各反 应 物 在 受 热过 程 中 的行 为是 确 定 多 组 元 铝 热 剂反 应特性 的前提 图 一 分别 是 ， ， 旧 原 料 在 氢 气保护 下 的 热重 分 析 曲线 ， 升温 速 率 为 ℃ 由图 可 见 ， 当 ，被 加 热至 ℃ 左 右 时 ， 失 重 只有 ， 这是 由于 它所 吸 附的水 和 气体被 排 除 的结果 被 加 热至 ℃ 左 右 ， 几 乎 没 有 失 重 图 而 图 表 明 ， ，被加热 时 ， 出现 了明显 的失重 · 由于 旧 的熔点 为 ℃ ， 当温 度 超 过 熔 点后 即有 少 量 旧汽化 挥 发 ， 在 ℃ 左 右 ， ， 发 生分解 ， 放 出氧气 · 随着 温 度 的 升 高 ， 心 气化 也 越 快 · 心 在 受 热过 程 中发生 如 下分 解 旧 一 一 一 。 因此 ， 心 的热重 曲线 出现 台 阶式 的变 化 ， 在 ℃ 左 右 ， 全部 的 旧 发生分解 而 生成稳 定 的 固态 ， 随后 ， 不再有失 重 在 第 阶段 室 温 一 ℃ 的失重 ， 主要是 由于脱气 、 脱水 以 及 极 少 数 心 的分解 、 气化 引起 ， 失 重 较 少 ， 不 到 而 在 第 一 ℃ ， 一 一 收稿 第一作者 男 岁 博 士 国家 基金 资助项 目 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1997．01．022