高速連鑄連軋鋁合金板坯用鋼帶涂層性能研究.pdf

1、目前，我國鋁加工行業(yè)存在能耗高、成品率低、利潤低、高端產(chǎn)品生產(chǎn)困難等問題。為了解決這一現(xiàn)狀，伊川電力集團(tuán)引進(jìn)了Hazelett鋁合金高速連鑄連軋生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線目前已投產(chǎn)，但在使用過程中存在鋼帶涂層使用壽命較短，粘鋁，性能穩(wěn)定性不足，傳熱不夠均勻，鋼帶完全依賴于進(jìn)口等問題。鋼帶作為鋁合金高速連鑄連軋的結(jié)晶器，對板帶質(zhì)量有著重要影響，同時(shí)也是制約我國鋁合金高速連鑄連軋技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。
　　本文以金屬基陶瓷涂層制備方法為基礎(chǔ)，

2、采用國內(nèi)現(xiàn)有的大氣等離子噴涂(APS)設(shè)備，在低碳鋼表面制備了氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯(MSZ)涂層和氧化釔部分穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)涂層。根據(jù)高速連鑄連軋鋁合金板坯用鋼帶涂層的使用性能要求，對MSZ、YSZ涂層的抗鋁液侵蝕性能、高溫潤濕性、組織形貌與表面粗糙度、熱擴(kuò)散性能、常溫耐磨性、高溫耐磨性、抗彎曲疲勞性和抗熱疲勞性等性能進(jìn)行了研究，并與Hazelett鋁合金連鑄連軋用鋼帶涂層性能進(jìn)行對比。得出了以下主要結(jié)論:
　　①所制備的MS

3、Z、YSZ涂層均不與鋁液發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，MSZ、YSZ涂層在高溫下均與鋁液不潤濕，YSZ涂層的不潤濕性優(yōu)于MSZ、Hazelett涂層;MSZ、YSZ、Hazelett涂層的表面粗糙度分別為10um、9um和7um，在一定范圍內(nèi)，較大的粗糙度有利于增強(qiáng)鋁液與不可潤濕涂層的不潤濕性;
　?、谠?00℃-600℃范圍，MSZ、YSZ和Hazelett涂層的熱擴(kuò)散系數(shù)分別為0.067-0.0967cm2/s、0.057-0.07

4、94cm2/s、0.0565-0.0919cm2/s。采用ANSYS軟件對50um厚的YSZ涂層在550℃-700℃范圍內(nèi)的隔熱效果進(jìn)行分析，其隔熱能力不低于120℃，可有效降低基體溫度，防止鋼帶扭曲變形。
　　③常溫下，MSZ、YSZ和Hazelett涂層的平均穩(wěn)定摩擦系分別為0.29，0.15和0.26，YSZ涂層耐磨性最好;600℃下，MSZ、YSZ和Hazelett涂層的平均穩(wěn)定摩擦系數(shù)分別為0.37，0.23，0.34。

5、MSZ涂層高溫磨擦60min已完全失效，部分基體已經(jīng)暴露;YSZ涂層的過渡層也產(chǎn)生了一定程度的磨損。Hazelett涂層過渡層已產(chǎn)生較大程度磨損，表面產(chǎn)生了嚴(yán)重的犁溝;涂層在高溫下的磨損形式主要是由高溫循環(huán)載荷和磨削粘附引起的犁溝和片層剝落;
　　④MSZ、YSZ、Hazelett涂層在彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)均未發(fā)生明顯的失效，但都出現(xiàn)了裂紋的萌生與擴(kuò)展。MSZ、YSZ涂層表面的未完全熔化顆粒與孔隙結(jié)構(gòu)有效阻礙了裂紋的擴(kuò)展，其抗彎曲疲