堆焊耐磨鋼板的性能參數(shù)

耐磨鋼板具有高耐磨性、耐沖擊、可變形和可焊接等性能，可像鋼板一樣直接進(jìn)行卷曲變形、切割和打孔等加工環(huán)節(jié)，加工成工程部件以滿足磨損工礦投入使用。

密度≥3.6 g/cm3

洛氏硬度≥85 HRC

壓強(qiáng)度≥850 Mpa

斷裂韌性KΙC≥4.8MPa·m1/2

抗彎強(qiáng)度≥290MPa

導(dǎo)熱系數(shù)20W/m.K

熱膨脹系數(shù)：7.2×10-6m/m.K

堆焊耐磨鋼板為什么能應(yīng)用于空間結(jié)構(gòu)中？

雙拱形空間堆焊耐磨鋼板結(jié)構(gòu)是應(yīng)用大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念并結(jié)合仿生學(xué)而提出的一種新型結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具有剛度大、用鋼量省、傳力路徑明確及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

  計(jì)算表明比普通的閘門(mén)結(jié)構(gòu)節(jié)省了約30%的用鋼量。本公司就基于已建的雙拱鋼管閘門(mén)對(duì)雙拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。首先就這種結(jié)構(gòu)的淵源進(jìn)行探討,介紹了雙拱空間結(jié)構(gòu)的概念是如何提出的,與傳統(tǒng)的實(shí)腹梁以及普通桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較,體現(xiàn)出了雙拱結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),并介紹了雙拱形空間鋼管結(jié)構(gòu)在擋潮泄洪閘門(mén)中的應(yīng)用情況。

  之后對(duì)雙拱結(jié)構(gòu)的參數(shù)及形狀進(jìn)行了優(yōu)化,包括布置榀數(shù)、雙拱的線型及雙拱的厚跨比等,考慮荷載、端跨比、跨度及弦桿等因素的影響。同時(shí)根據(jù)優(yōu)化的結(jié)果,制定了可查詢的設(shè)計(jì)表格,給設(shè)計(jì)人員提供了初步設(shè)計(jì)的依據(jù)。進(jìn)一步將堆焊耐磨鋼板雙拱結(jié)構(gòu)引入到平板閘門(mén)與人字閘門(mén)的設(shè)計(jì)中,并對(duì)應(yīng)用時(shí)的參數(shù)進(jìn)行了分析。鋼管結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的優(yōu)越性能被廣泛應(yīng)用于空間結(jié)構(gòu)中。

  隨著多維數(shù)控切割技術(shù)和鋼管結(jié)構(gòu)專用設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展,鋼管構(gòu)件之間的連接越來(lái)越多地采用相貫節(jié)點(diǎn)型式。堆焊耐磨鋼板在空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越發(fā)廣泛。相貫節(jié)點(diǎn)在荷載作用下,支管與主管的相貫連接面發(fā)生局部變形,從而引起相對(duì)位移和轉(zhuǎn)動(dòng),無(wú)論在彈性或彈塑性階段都表現(xiàn)出不同于鉸接也不同于剛接的特性,這種節(jié)點(diǎn)的半剛特性對(duì)雙金屬耐磨板結(jié)構(gòu)的受力、變形及整體穩(wěn)定性都有顯著的影響。

堆焊耐磨鋼板具有較高的晶界溫度

堆焊耐磨鋼板材料的柱狀晶粒結(jié)構(gòu)有利于提高強(qiáng)度和韌性。在掃描電鏡的分析中發(fā)現(xiàn)，堆焊耐磨鋼板裂紋的擴(kuò)展既有沿晶斷裂，又有穿晶斷裂，說(shuō)明燒結(jié)體既具有較高的晶界強(qiáng)度，在斷裂時(shí)又表現(xiàn)出較好的韌性。透射電鏡的觀察發(fā)現(xiàn)，在異常長(zhǎng)大的α-Si3N4晶粒中存在顯微缺陷，周圍存在裂紋，甚至有裂紋穿過(guò)異常長(zhǎng)大的晶粒。研究結(jié)果表明，堆焊耐磨鋼板的致密化主要是通過(guò)液相燒結(jié)實(shí)現(xiàn)的，由燒結(jié)助劑和Si3N4表面的SiO2反應(yīng)形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽液相，促進(jìn)燒結(jié)致密化，冷卻后，在晶界形成玻璃體。

     由MgO和稀土氧化物組成的復(fù)合助燒劑是Si3N4有效的燒結(jié)助劑，能夠顯著降燒結(jié)溫度，在1720℃燒結(jié)可以獲得較高致密度和優(yōu)良力學(xué)性能的Si3N4制品。所有堆焊耐磨鋼板試樣的力學(xué)性能都隨相對(duì)密度的增大而提高，添加少量的TiC能夠提高燒結(jié)制品的抗彎強(qiáng)度和硬度，當(dāng)未添加TiC，相對(duì)密度為97.8％時(shí)，抗彎強(qiáng)度、硬度和斷裂韌性分別為903MPa、13.9GPa和7.50MPa.m1/2；當(dāng)添加1％的TiC，相對(duì)密度達(dá)到97.4％時(shí)，抗彎強(qiáng)度、硬度和斷裂韌性分別達(dá)到923MPa、14.5GPa和7.02MPa.m1/2。 微觀分析結(jié)果表明，氮化硅燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)為等軸狀的α-Si3N4和長(zhǎng)柱狀的β-Si3N4相互交織，與它們之間連續(xù)分布的玻璃相，形成了結(jié)構(gòu)致密的材料。

     采用CHF3、CHF3+CF4和CHF3+O2三種不同氣體體系作氮化硅的反應(yīng)離子刻蝕(RIE)實(shí)驗(yàn),研究了不同刻蝕氣體對(duì)刻蝕速率、均勻性和對(duì)光刻膠的選擇比三個(gè)刻蝕參數(shù)的影響。對(duì)于粗大的桿狀β-Si3N4的形成主要與起始的物料有關(guān)，結(jié)果表明，燒結(jié)體中存在的較大的孔洞、晶粒的異常長(zhǎng)大、裂紋等微觀缺陷是堆焊耐磨鋼板發(fā)生力學(xué)破壞的常見(jiàn)原因，改善微觀組織，減小缺陷尺寸，是提高a一513從陶瓷性能的有效途徑。