耐高温耐磨衬板合金的研究

论文摘要

衬板是焦炭罐的重要部件，工作环境恶劣，易发生氧化损耗、烧熔和碎裂，并且极易使焦炭罐结构发生热变形甚至烧损，影响生产。因此衬板要具有较好的高温抗氧化性能、较高的高温强度、耐磨损和耐激冷激热性能。现今所应用的衬板材料是2Cr13，仅在650℃以下具有很好的抗氧化性，耐磨性也很差。本文以铁铝合金为基础，探讨能否达到所需高温抗氧化性能和耐磨损性能。本文以Al、Cr、B为合金元素，利用正交试验对合金成分进行了优化，并且对合金元素的影响作用机理进行了探讨。试验证明，Al是对抗高温氧化性影响最大的元素。B元素在合金中生成新相Fe2B，Cr元素和Al元素并没有生成新相，只是固溶于合金中。随着Al和Cr含量的增加，合金的高温抗氧化性越来越好；硬度随Al和Cr含量的增加略有增高；耐磨性能随着Al和Cr含量的增加越来越好。随着B元素含量的增加，抗高温氧化性逐渐恶化；硬度和耐磨性则大幅度提高。与常用衬板材料性能对比可知，试验所得合金可作为衬板的替代材料。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 研究背景
• 1.1.1 焦炭罐衬板的失效形式
• 1.1.2 高温合金的发展概况
• 1.1.3 高温合金的性能指标
• 1.1.4 高温有序合金的分类
• §1.2 Fe-Al 合金的特性
• 1.2.1 Fe-Al 合金的晶体结构
• 1.2.2 Fe-Al 合金的脆性
• 1.2.3 Fe-Al 合金中的空位
• 1.2.4 Fe-Al 合金中的位错
• 1.2.5 Fe-Al 合金的超塑性
• 1.2.6 合金元素在Fe-Al 合金中的作用
• §1.3 本论文的研究意义及内容
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 实验设备与方法
• §2.1 实验步骤
• §2.2 试样制备
• 2.2.1 原料配比
• 2.2.2 试样制备
• 2.3 高温氧化性能测试
• 2.3.1 高温氧化试验方法
• 2.3.2 高温氧化速率的测算
• §2.4 力学性能测试
• 2.4.1 试样耐磨损性能和硬度的测定
• 2.4.2 高温抗拉强度的测定
• §2-5 热震实验
• §2.6 材料微观分析
• 2.6.1 X 射线衍射分析
• 2.6.2 显微组织和微区成分分析
• 第三章 合金成分的优化
• §3.1 正交试验设计
• §3.2 正交试验结果与数据分析
• §3.3 本章小结
• 第四章 合金元素对合金组织性能的影响
• §4.1 合金元素的分布
• §4.2 Al 对合金性能的影响
• 4.2.1 Al 含量对合金高温氧化性能的影响
• 4.2.2 Al 含量对合金硬度的影响
• 4.2.3 Al 含量对合金耐磨性的影响
• §4.3 B 含量对合金性能的影响
• 4.3.1 B 含量对合金高温氧化性能的影响
• 4.3.2 B 含量对合金硬度的影响
• 4.3.3 B 含量对合金耐磨性的影响
• §4.4 Cr 含量对合金性能的影响
• 4.4.1 Cr 含量对合金高温氧化性能的影响
• 4.4.2 Cr 含量对合金硬度的影响
• 4.4.3 Cr 含量对合金耐磨性的影响
• §4.5 性能对比
• §4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果