鋁加熱爐用電熱合金帶材的使用壽命分析研究.pdf

1、隨著交通運(yùn)輸、航空航天、建筑等行業(yè)的飛速發(fā)展，鋁加工產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。鋁合金生產(chǎn)使用的熔煉爐、靜置爐的加熱器件一電熱合金需求量也隨之大增。然而電熱合金服役環(huán)境苛刻，其使用壽命不到一年，平均壽命只有3個月。由于使用壽命比較短，這就對資源的可持續(xù)發(fā)展造成了一大難題。如何找出影響電熱合金使用壽命因素以及開發(fā)出一款使用壽命比較長的產(chǎn)品是當(dāng)務(wù)之急。
　　本文先從前期工作開始做起，找出影響電熱合金使用壽命因素。采用Cr20Ni80、0

2、Cr25Al5、0Cr21Al6Nb、0Cr27Al7Mo2、HRE五種材質(zhì)進(jìn)行預(yù)氧化處理，然后安裝在鋁加熱爐中進(jìn)行使用，觀察材料的使用壽命。然后在這五種材質(zhì)的基礎(chǔ)上再加入進(jìn)口Kanthal AF-1材質(zhì)采用金相顯微鏡和ImageJ軟件進(jìn)行金相和夾雜物分析，發(fā)現(xiàn)0Cr21Al6Nb材質(zhì)具有最小晶粒尺寸，0Cr25Al5材質(zhì)具有最大晶粒尺寸;Kanthal AF-1夾雜物含量最少，0Cr25Al5材質(zhì)夾雜物含量最多。
　　對鋁加熱爐

3、的爐氣氣氛進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了氫氣對電熱合金帶材使用壽命具有一定的影響，采用對電熱合金帶材的使用環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，使用KQ-3S型金屬中擴(kuò)散氫測定儀進(jìn)行了擴(kuò)散氫的測定，發(fā)現(xiàn)電熱合金帶材在高溫環(huán)境下溶解了擴(kuò)散氫，說明了氫氣對電熱合金具有影響作用。
　　由于抗氧化性是評價電熱合金使用壽命的重要指標(biāo)，進(jìn)行了電熱合金的氧化動力學(xué)分析，氧化膜觀察分析和氧化膜應(yīng)力原理分析，發(fā)現(xiàn)入稀土元素可以提高電熱合金的抗氧化性能。氧化膜的應(yīng)力產(chǎn)生主要是由PBR

4、引起的生長應(yīng)力和由于溫度變化而形成的熱應(yīng)力。應(yīng)力的釋放主要是高溫蠕變、氧化膜的開裂和剝落。
　　為了分析電熱合金帶材的使用溫度分布，采用了ABAQUS中的熱電耦合模塊對其溫度分布進(jìn)行了分析，然后采用順序耦合熱應(yīng)力分析模塊進(jìn)行應(yīng)力分析，發(fā)現(xiàn)電熱合金帶材折彎處具有最高的溫度，和最大的應(yīng)力值，推斷電熱合金帶材在此處斷裂。
　　根據(jù)實(shí)際情況下電熱合金帶材的使用斷裂情況，發(fā)現(xiàn)斷裂處與熱電耦合分析和熱應(yīng)力分析推斷的結(jié)果相吻合，都為電熱合