项目名称: 复杂体系无机涂层高温粘附特征响应机理及过程调控

项目编号: No.51202249

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 无机非金属材料学科

项目作者: 仉小猛

作者单位: 中国科学院过程工程研究所

项目金额: 25万元

中文摘要: 钢坯在1200℃以上加热炉中氧化损失严重,且造成元素贫化等问题,需提前在炉外采用无机涂层防护,由于连铸连轧的生产工艺,进加热炉前要求室温涂料与800℃左右热态基体瞬态粘附,现有涂层技术尚不能满足此要求。本项目以解决室温水系流体与高温金属基体动态粘附的突出难题为着眼点,针对Mg-Al-Si系为基础的复杂无机涂层体系特点,利用X射线CT、数字图像处理、三维重构、穆斯堡尔谱等分析检测手段,分析涂层、基体特性,明晰高温下基体缺陷及晶格参数变化规律,计算体系反应表观活化能和反应速率常数;研究固-液作用下流体固含量、溶质迁移、表面能变化、涂层界面孔隙演变及粘附过程参数的响应特征;分别探讨温度场、浓度场、流体场和多场耦合作用下粘附行为的响应机理;借助多场耦合数值分析软件,对涂层基体复杂体系关键响应因子进行调控,提出粘附环境的优化调控措施;最后揭示复杂体系无机涂层粘附特征响应机理,为涂层应用提供理论参考。

中文关键词: 复杂体系;无机涂层;高温粘附;响应机理;过程调控

英文摘要: Steel slabs are subjected to direct-fired furnaces where steelwork gases, or sometimes natural gas, are combusted with excess air. During the reheating operation, thick multilayer oxide scales would form on the slab surface, causing metal loss and element dilution. Thus, the inorganic coatings protection was needed. The coatings at room temperature should adhere to the hot steel slab out of furnaces. The present technology can't meet the requirements. This project aimed to solve the problem that fluid at room temperature adhered to the hot metal substrates. According to the characteristics of coatings based on Mg-Al-Si system, X-ray CT, digital image processing, three dimensional reconstruction and Mossbauer spectroscopy were applied to analyze the characters of coating and substrate and the change rules of defects and lattice parameters. The apparent activation energy and reaction rate constant were also calculated. The solid content of fluid, solute transport rules, surface energy changes, porosity changes and adhesive response characteristic were researched under the action of solid-liquid phase. The response theory of temperature, concentration, fluid and coupled fields were discussed. The key response factors of complex system were controlled with the help of multi fields coupling analysis software and the

英文关键词: Complex system;Inorganic coating;Adhesion at high temperature;Response theory;Process control

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