专利名称：自蔓延纳米陶瓷复合钢管的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产陶瓷复合钢管的工艺，尤其涉及一种自蔓延高温合成技术制备陶瓷复合钢管工艺的改进。
背景技术：
自蔓延高温合成技术是一种生产陶瓷复合钢管的工艺。现有技术是在钢管内放入一定量的混合原料，利用Al和!^e2O3或!^e3O4铝热离心反应，在钢管高速旋转状态下，经点火，混合原料依靠放热反应高温烧结成紧附于钢管内壁的陶瓷层。但依照上述工艺制备的钢管，其内壁的陶瓷层脆性大、耐冲击强度差。为解决以上问题，目前，在本技术领域主要有三个研究方向。首先，从改善内部结构着手。研究表明，在氧化锆陶瓷的原料中，添加少量的氧化钇、氧化镁、氧化钙等粉未，经高温烧制成氧化锆陶瓷后，其中的氧化锆便生成两种晶体，它们叫立方晶体和四方晶体。当陶瓷受到外力作用时，四方晶体便变成一种单斜晶体，体积迅速膨胀。由于晶体的体积急速增大，进而可阻止陶瓷中原先存在的细微裂纹的扩展。这样， 陶瓷就不易破裂了。但该方向难控制、成本高。其次，可在改善陶瓷的表面状态方面下功夫。一般说来，陶瓷的断裂大部分从表面的缺陷开始，因此，改善陶瓷的表面状态，犹如为防止陶瓷的破损设下了第一道屏障。具体方法为通过化学或机械抛光技术消除陶瓷的表面缺陷对氮化硅、碳化硅等非氧化物，只要通过控制表面氧化技术，便可消除表面缺陷或者使裂纹尖端变纯；通过热处理也可达到表面强化和增韧的目的。但该方向加工难度大、加工工序多、加工周期长。第三，将纤维均勻地分布于陶瓷原料之中，以提高陶瓷的强度和韧性。其原理与我们在石灰石加入纸筋相类似。这是因为，将纤维加入陶瓷料中，具有两大作用1、纤维不易拉断，在工作时可承担大部分外加负荷，从而减轻了陶瓷负担，进而使裂纹不易产生；2、纤维与陶瓷体结合在一起以后，具有很大的摩擦力，于是陶瓷的韧性可大大提高。即使陶瓷出现了细微裂纹，纤维也能将它们紧紧拉住，使裂纹不至于进一步扩展开来。但该方向目前仅仅停留在理论上，实际生产中还未见有成功报道。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种能降低钢管内陶瓷层的脆性，增加其抗冲击强度的自蔓延纳米陶瓷复合钢管的制备工艺。本发明的技术方案是包括配置烧结原料、装机、点火、反应等工序，所述烧结原料包括Al、Fe203> SiO2,所述烧结原料中还包括纳米^O2和纳米Al2O3，纳米^O2加入量为原料总重量的4. 5-5%，纳米Al2O3加入量为原料总重量的1. 5-2. 4%。它还包括供氧工序，所述氧气在点火的同时供气，根据管径的大小确定供气的时间长短，确保烧结原料反应后能够充分燃烧，一般情况下根据管径的尺寸控制在3 5分钟。
本发明在原料(Al, Fe203> SiO2)中添加4. 5-5 %的纳米和1.5-2. 4%纳米 Al2O30通过添加纳米材料，改变了材料组织结构，使反应后所产生的组织结构增强，致密度增加，增加了陶瓷层的韧性和抗冲击强度，延长管道的使用寿命。本发明解决了陶瓷层脆性大、耐冲击强度差的缺陷。
具体实施例方式实施例一1.将一根C 133mm，厚度为8mm，长度为2000mm的钢管装入离心机，按照陶瓷层
3.5mm厚的配料，配制烧结原料；将Al、Fe203> SiO2以及混合辅料，配制出总重量为13. 8公斤的基础料。2.往基础料中添加纳米和纳米Al2O3，纳米&02加入量为原料总重量的
4.5%，纳米Al2O3加入量为原料总重量的1. 5%。3.供气点火，使混合原料充分燃烧，自蔓延浇铸，均勻的与过度层和钢管内壁有机的结合形成陶瓷复合层，同时点火时供氧器，供氧的时间持续3分钟。实施例二.将一根C159mm，厚度为10mm，长度为2000mm的钢管装入离心机，按照陶瓷层 3. 5mm厚的配料，配制烧结原料；将Al、Fe203> SiO2以及混合辅料，配制出总重量为16. 6公斤的基础料。2.往基础料中添加纳米和纳米Al2O3，纳米&02加入量为原料总重量的5%， 纳米Al2O3加入量为原料总重量的2. 4%。3.供气点火，使混合原料充分燃烧，自蔓延浇铸，均勻的与过度层和钢管内壁有机的结合形成陶瓷复合层，同时点火时供氧器，供氧的时间持续4分钟。实施例三将一根C 273mm，厚度为12mm，长度为2000mm的钢管装入离心机，按照陶瓷层 3. 5mm厚的配料，配制烧结原料；将Al、Fe203> SiO2以及混合辅料，配制出总重量为30公斤的基础料。2.往基础料中添加纳米和纳米Al2O3，纳米&02加入量为原料总重量的 4.8%,纳米Al2O3加入量为原料总重量的2%。3.供气点火，使混合原料充分燃烧，自蔓延浇铸，均勻的与过度层和钢管内壁有机的结合形成陶瓷复合层，同时点火时供氧器，供氧的时间持续5分钟。
权利要求
1.自蔓延纳米陶瓷复合钢管的制备工艺，包括配置烧结原料、装机、点火、反应等工序，所述烧结原料包括Al、Fe2O3^ SiO2,其特征在于，所述烧结原料中还包括纳米和纳米Al2O3，纳米^O2加入量为原料总重量的4. 5-5%，纳米Al2O3加入量为原料总重量的 1. 5-2. 4%。
2.根据权利要求1所述的自蔓延纳米陶瓷复合钢管的制备工艺，其特征在于，它还包括供氧工序，所述氧气在点火的同时供气，供气3 5分钟。
全文摘要
本发明涉及一种生产陶瓷复合钢管的工艺。包括配置烧结原料、装机、点火、反应等工序，所述烧结原料包括Al、Fe2O3、SiO2，所述烧结原料中还包括纳米ZrO2和纳米Al2O3，纳米ZrO2加入量为原料总重量的4.5-5％，纳米Al2O3加入量为原料总重量的1.5-2.4％。本发明在原料(Al、Fe2O3、SiO2)中添加4.5-5％的纳米ZrO2和1.5-2.4％纳米Al2O3。通过添加纳米材料，改变了材料组织结构，使反应后所产生的组织结构增强，致密度增加，增加了陶瓷层的韧性和抗冲击强度，延长管道的使用寿命。本发明解决了陶瓷层脆性大、耐冲击强度差的缺陷。
文档编号B22F3/23GK102274970SQ20101019814
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者乐玉飞, 曹振顺 申请人:扬州恒鑫特种钢管有限公司