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概 述

    陶瓷耐磨彎頭是國家"八六三"高科技技術計劃中研制成功并率先產業化的具有國際先進水平的新型復合材料。產品采用自蔓延高溫合成法（SHS）制造，利用鋁熱反應自身放熱熔融反應物，在離心力作用下使Al2O3和Fe的分離原理，復合管從內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合，具有良好的耐蝕、耐磨及高強度、韌性，較強抗機械沖擊和抗熱沖擊的綜合性能。且能進行車削，磨削和焊接等加工。到目前為止，沒有任何一種復合材料具有這種優異綜合性能。

該產品于九四年分別通過了冶金部和電力部的成果和產品鑒定（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，耐磨性相當于鎢鈷硬質合金，比鋼高十幾倍，可在900℃以下長期工作。性能參數可見表1-7。

表1、陶瓷鋼管的物理機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的管模內，在鋼管內加入氧化鐵粉和鋁粉混合物，這種混合物在化學中稱為鋁熱劑。離心機管模旋轉達到一定速度后，經一火星點燃鋁熱劑，鋁熱劑立即自己燃燒，燃燒波迅速蔓延，在蔓延時發生如下劇烈的化學反應：

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

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

鋁熱劑反應后生成物為穩定型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，絕熱溫度可達到3753K和3509K，它使鋼管內原來物料以及反應后的生成物，即是熔點為2045℃的剛玉也都變成熔液。由于反應非常迅速，只有數秒鐘，熔融反應物在離心力作用下。迅速按比重大小進行分離。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壁，較輕的Al2O3則分布在鐵層的內層。由于鋼管迅速吸熱和傳熱，Al2O3 和Fe 很快達到凝固點，分層凝固。最后形成的陶瓷鋼管從內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，與鋼管內壁接觸，使鋼管內壁處于半熔融狀態，使鐵層與鋼管形成冶金結合，鐵層與剛玉瓷層間也形成牢固的機械結合，其結合壓剪強度（即在軸向把陶瓷層壓出時強度）≥15MPa；陶瓷鋼管壓潰強度（即從管外把管內陶瓷壓碎時的強度）≥50MPa。

三、特 點 

    1、耐磨性好。

2、運行阻力小。

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

4、耐腐蝕、防結垢。

5、耐溫性能好：陶瓷內襯復合鋼管能在－50～900℃溫度范圍內長期正常運行，材料線膨脹系數6～8×10－6℃。

6、安裝施工方便：產品重量輕，與同內徑的其他管材相比，可節約鋼材20～30％，且具有耐熱與耐機械沖擊等良好的綜合性能，可采用焊接、法蘭快速等聯接方式，施工安裝方便，可減少安裝費用。

硬度HVKgf/mm2

壓潰強度

① MPa

比重

g /cm3

抗抗剪切強度②MPa

絕對粗造度 mm

線膨脹系數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MPa陶瓷壓碎時的強度。

 部 93 冶科成鑒字 372 號、電力部 94 電產鑒字 30 號）。是國家" 863 "高技術新材料專家委員會重點支持和推廣項目，并被國家科委列入九五年國家級火炬計劃。

陶瓷鋼鐵復合管已廣泛用于電力、鋼鐵、冶金、礦山、煤炭、水泥和鑄鋁業，經電廠煤粉、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。