陶瓷膜管与金属材料连接的研究

论文摘要

本研究针对现有除尘装置的现状,在广泛调研和理论研究的基础上,将α-Al2O3无机膜分离技术引入除尘装置的研究开发,该装置中的关键部分α-Al2O3陶瓷膜管与金属管板的连接存在不少问题。通过对现有陶瓷—金属连接方法的考察,发现陶瓷—金属在焊接上存在很多技术困难,由于粘接方法具有简单,成本低,适应性广泛、便于批量生产等特点,本实验拟采用粘接技术对陶瓷—金属进行连接,所作的主要工作如下:分析了不同工艺因素对连接强度的影响,采用了四组耐高温耐腐蚀耐酸碱胶粘剂,对α-AlO3无机膜管与20#钢的连接工艺进行了研究,并实现了20#钢与α-Al2O3无机膜管的连接,测试了粘接试样的常温及250℃、400℃、550℃、700℃的抗拉强度,研究了连接工艺参数对粘接接头组织和性能的影响,通过XRD、SEM等方法分析了α-Al2O3陶瓷膜管/胶粘剂/20#钢接头中反应产物的类型和分布,探讨了界面的连接机理。结果表明,该连接可靠,气密性好,胶粘剂能够充分润湿并能很好的扩散渗透到陶瓷膜管的表面及微孔中起到机械的镶嵌作用;能通过固化和凝聚,从液态向同态转变,形成坚韧的凝胶胶层;固化后有一定的强度和力学性能,可以传递应力,抵抗破坏,提高了连接界面的机械强度,得到了结合良好的连接接头。以粘接方法实现的陶瓷—属的连接不仅能满足常温工况下的使用要求而且可以满足高温下的使用要求。该实验为α-Al2O3无机膜管用于高温除尘装置的组装奠定了基础,对通常情况下陶瓷—金属的连接提供了一定的参考,粘接连接的方法可以在实际工程中推广使用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 陶瓷—金属连接概述
• 1.1.1 陶瓷—金属连接的必要性
• 1.1.2 陶瓷—金属连接的研究现状
• 1.1.3 陶瓷—金属连接工艺方法简介
• 1.1.4 陶瓷—金属连接的主要困难
• 1.2 陶瓷—金属连接机理及残余应力
• 1.2.1 粘接连接工艺的特点
• 1.2.2 粘接机理
• 1.2.3 残余应力
• 1.3 无机陶瓷膜管在高温气体除尘领域的应用
• 1.3.1 无机膜简介
• 2O₃无机膜管特性及其除尘机理'>1.3.2 α-Al₂O₃无机膜管特性及其除尘机理
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 实验装置、原料、方法及性能表征
• 2.1 实验装置的设计
• 2.2 实验材料及胶粘剂的选择
• 2.2.1 金属材料
• 2.2.2 陶瓷材料
• 2.2.3 胶粘剂的选择
• 2.3 实验方法及步骤
• 2.3.1 粘接接头设计
• 2.3.2 表面处理
• 2.3.3 胶粘剂的调配和使用
• 2.3.4 粘接接头的固化
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 常温及高温抗拉强度的测定
• 2.4.2 XRD衍射分析
• 2.4.3 SEM分析
• 第三章 陶瓷—金属粘接试样常温力学性能及界面结构分析
• 3.1 AK04-4高温无机胶连接陶瓷—金属
• 3.1.1 实验
• 3.1.2 结果及分析
• 3.2 HT767A超高温修补剂连接陶瓷—金属
• 3.2.1 实验
• 3.2.2 结果及分析
• 3.3 HT812高温结构胶连接陶瓷—金属
• 3.3.1 实验
• 3.3.2 结果及分析
• 3.4 DB5012耐高温无机胶粘剂连接陶瓷—金属
• 3.4.1 实验
• 3.4.2 结果及分析
• 3.5 四组胶粘剂在常温下抗拉强度测试值的对比
• 3.6 本章小结
• 第四章 陶瓷—金属粘接试样高温力学性能及界面结构分析
• 4.1 HT812高温结构胶连接陶瓷—金属
• 4.1.1 实验
• 4.1.2 结果及分析
• 4.2 DB5012耐高温无机胶粘剂连接陶瓷—金属
• 4.2.1 实验
• 4.2.2 结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 前景和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录:攻读硕士学位期间发表的论文