[发明专利]一种高强度陶瓷复合钢管及其加工工艺

说明书

本发明涉及一种高强度陶瓷复合钢管及其加工工艺：包括钢管层、过渡层和刚玉层，过渡层位于钢管层内壁，刚玉层位于过渡层内部，钢管层、过渡层和刚玉层彼此之间均为热熔连接。将空心研磨管置于钢管层内部，空心研磨管的外表面与钢管层内表面留有空隙，空隙的宽度为过渡层和刚玉层的厚度和；将添加剂加入空心研磨管与钢管层的空隙中，将钢管层和空心研磨管同向旋转，点燃添加剂，并向空心研磨管内通入液态CO₂，制得高强度陶瓷复合钢管；空心研磨管以同向不同转速转动，有助于排出刚玉层形成时产生的气泡，而且空心研磨管内部通入液态CO₂能够降低刚玉层形成时体系的温度，防止温度过高烧损铝，促进反应完全进行。

技术领域

本发明属于陶瓷内衬钢管技术领域，具体地，涉及一种高强度陶瓷复合钢管及其加工工艺。

背景技术

现代工业，如电力、化工、冶金等行业中，耐磨、防腐蚀型管道有着广泛的应用。自蔓延高温合成(SHS)技术是一种利用外部能量诱发局部化学反应，利用化学反应自身放热，使反应持续进行，迅速制备材料的新技术。

陶瓷内衬钢管制备方法所涉及的技术原理是，将装填反应原料铝热剂的钢管夹在高速离心机上，离心机产生的离心力，使反应原料紧贴于钢管内壁，在钢管一端引燃反应原料，反应原料依化学反应方程式：Fe₂O₃+2Al＝Al₂O₃+2Fe，高温烧结，发生SHS反应。反应时放出大量的热使产物熔化，由于产物熔体的密度不同，在离心力的作用下，密度大的Fe与基体结合，密度小的Al₂O₃沿钢管内壁均匀分布，形成陶瓷层。

但是实施上述制备方法时，反应产物处于熔融状态的时间很短，里面产生的大量气泡来不及排除，而得不到致密的氧化铝陶瓷层，影响陶瓷复合钢管的强度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高强度陶瓷复合钢管及其加工工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高强度陶瓷复合钢管，包括钢管层、过渡层和刚玉层，过渡层位于钢管层内壁，刚玉层位于过渡层内部，钢管层、过渡层和刚玉层彼此之间均为热熔连接。

进一步地：所述过渡层为金属层。

一种高强度陶瓷复合钢管的加工工艺：包括如下步骤：

步骤S1、将空心研磨管置于钢管层内部，空心研磨管的轴线与钢管层重合，空心研磨管的两端固定在钢管层的支撑物上，空心研磨管的外表面与钢管层内表面留有空隙，空隙的宽度为过渡层和刚玉层的厚度和；

步骤S2、将添加剂加入空心研磨管与钢管层的空隙中，将钢管层和空心研磨管同向旋转，用钨丝点燃添加剂，并向空心研磨管内通入液态CO₂，添加剂反应放热在空心研磨管与钢管层的空隙中形成过渡层和刚玉层，制得高强度陶瓷复合钢管。

进一步地：步骤S2中钢管层的旋转速度为500-800r/min，空心研磨管的旋转速度为300-500r/min。

进一步地：所述添加剂包括如下步骤制成：

将九水硝酸铁加入无水乙醇中，匀速搅拌并滴加环氧丙烷，30-35℃水浴加热，滴加结束后以15r/min的转速搅拌，边搅拌边加入铝粉，匀速搅拌5min后加入三氧化钨粉和石墨烯粉末，继续搅拌直至形成湿凝胶，之后在温度80℃，真空度为-0.10MPa下真空干燥10h，制得干凝胶，将干凝胶煅烧2h，粉碎、研磨，制得添加剂，九水硝酸铁、无水乙醇、环氧丙烷、铝粉、三氧化钨粉和石墨烯粉末的用量比为5g∶50mL∶80-100mL∶2g∶1g∶1g。

本发明的有益效果：