沉没辊筒铸件的材质试验研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

在热浸镀铝铝锅中使用的沉没辊筒的性能要求耐高温,转动灵活、耐铝液腐蚀和耐磨损[1]。目前,该类产品主要进口,且大量使用的进口沉没辊筒铸件为灰铸铁材质。沉没辊筒铸件是钢板热浸镀铝铝锅中使用的重要消耗部件。该装置作为热浸镀铝工艺中的关键功能部件,需要在高温铝液中连续运行,其抗铝液腐蚀的性能及力学性能会影响到辊筒的使用寿命,因此,研究合成灰铸铁生产沉没辊筒铸件代替进口意义重大。

耐铝液腐蚀的材料的研发一直是工业领域的研究热点[2],国内外学者对此已有许多研究。balloy[3]等学者研究了低合金钢、铁素体铸铁和珠光体铸铁在铝液中的腐蚀机理,认为al在低合金钢中扩散深度最大,除形成fe2al5和feal3外,还有feal2形成。随着al含量逐渐增加直至饱和,在珠光体铸铁中,基体和fe2al5间形成富含al,si薄层,也有效地阻止了元素扩散。choi[4]等学者添加微量的ti的组织,使al形成更致密的网络结构以及树突接口,大大提高了合金的耐铝液腐蚀能力。lou[5]等学者研究表明,双相22cr-5ni不锈钢的耐铝液腐蚀性要明显优于h13模具钢和球铁。日本三菱汽车公司以该公司生产的柴油机缸盖为对象,通过添加合金元素和稀土孕育的方法研究了灰铸铁高强度化的可能性,取得了良好的耐铝液腐蚀结果[6]。ren[7]等学者研究表明加入适量的co,cr等元素会提高铸铁的耐腐蚀性.fujisawa[8]等学者提出在被腐蚀的粗糙的铸铁件表面进行处理得到优秀的抗铝液腐蚀能力;peat[9]等学者亦通过实验得到抗腐蚀能力强的动力学喷雾来加强铸件表面的抗腐蚀性能。liu peng yang[10]等学者探究出硫磺气体通过冷凝技术对铝合金抗腐蚀能力的加强。由于灰铸铁中石墨的良好的耐铝液腐蚀性能及低成本,使其成为了沉没辊筒铸件的良好的材质选择。

众所周知,我国灰铸铁占世界灰铸铁铸件总量的32.7%,是美国,俄罗斯,日本,德国,英国的总和[11]。灰铸铁的性能主要取决于石墨和基体组织。长期以来,对铸铁的凝固过程、孕育处理和合金元素对灰铸铁组织和性能的影响已进行了大量的、系统的研究[12]。灰铸铁中石墨的作用有二重性,有使力学性能降低的一面,但又能赋予铸铁具有若干优良性能的一方面[13]。一般的灰铸铁主要采用普通铸造生铁制备,s,p含量高,会影响材料的力学性能,难以满足沉没辊筒铸件的性能要求。如前所述,灰铸铁中若石墨粗大,石墨多及碳含量高,将具有良好的耐铝液腐蚀性能[14]。但是,对于传统的灰铸铁而言,其强度、硬度将会大幅下降。若主要采用废钢增碳技术制备合成灰铸铁,其s,p含量较低,可以提高力学性能[15]。因此,利用废钢制备耐铝液腐蚀能力强且力学性能也较佳的灰铸铁材质对于制备沉没辊筒铸件是十分必要的。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:废钢,高纯生铁,选定合金元素、增碳剂,确定相关工艺,以中频炉熔制合金并浇筑试棒。部分试棒进行热处理。

材料表征:使用万能材料试验机对铸态、热处理态合成灰铸铁进行力学性能测试,通过金相显微镜、硬度测试仪、光谱分析仪、电子探针等仪器对其组织及性能进行综合测试分析。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告;

第4-7周:按照研究方案,选定基本化学成分、合金元素、增碳剂、孕育剂,确定熔炼工艺、孕育处理工艺,熔制合金,部分试样进行热处理,制备待测试分析试样;

第8-12周:采用光谱成分分析仪、金相显微镜、硬度测试仪、万能材料性能试验机等仪器设备分析其成分、组织和性能;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]李华飞,俞敦义,郑家燊.热浸镀铝钢的性能及用途[j].材料保护,2001(05):21-23.

[2]王杰敏,文九巴,张伟,等.热浸镀渗铝技术的研究现状及进展[j].表面技术, 2004, (05):4-6.

[3] ballyd,tissierjc,giorgiml,et al.corrosion mechanisms of steel and cast iron by molten aluminum[j].metallurgical and materials transactions, 2010, 41(9): 2366-2376.

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