CaO-SiO-AlO渣系直流SAW钢-渣熔体熔滴反应区化学冶金致氧机理及动力学初探

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焊缝中的氧含量对焊缝的性能具有重要的影响，氧含量过高或过低都会使得焊缝的性能下降，从而降低焊接结构的安全性，因此对焊缝的致氧机理的研究就显得比较重要了。鉴于焊接冶金具有分区连续的反应特征，所以焊缝的致氧应该是熔滴反应区致氧和熔池反应区致氧共同作用的结果。本课题着重研究熔滴反应区的致氧机理，为后续进一步研究整个焊接冶金过程的增氧机理奠定基础。本文在广泛参考国内外同类研究的基础上，针对具有典型熔渣和金属间交互作用的埋弧自动焊接方法，使用试验室通过有针对性自行设计出的CaO-SiO2-Al2O3焊接熔渣，在通有冷却循环水的铜板上快速提取出熔滴金属作为研究的试验依据，对熔滴反应区熔滴金属的致氧热化学和电化学两种机理作了较详细的研究。通过对不同碱度和极性下直流埋弧焊激冷熔滴金属氧含量的分析比较发现，熔渣的碱度、离子特性及电极的极性是影响熔滴含氧量的主要因素。当极性不同时，熔滴金属的氧含量存在着一定的差异，并且随着熔渣碱度和离子特性的增强，这种差异呈现增大的趋势。这种现象不能用传统的熔渣热化学活性理论来解释，而使用电化学观点却可以得到满意的解释，这进一步验证了Blandar等人的关于在直流埋弧焊接冶金过程中存在着冶金电化学作用的观点。同时本文还基于冶金界近年来提出的熔渣共存理论，对试验所设计的CaO-SiO2-Al2O3三元渣系结构单元进行了热力学计算，其结果表明，随着焊接熔渣碱度的增加，熔渣中的自由离子浓度急剧增大，因而熔渣的离子特性更加显著，这与试验所得到的冶金电化学致氧规律一致。另外本文针对焊接冶金过程的开放体系且远离热力学平衡特点，应用非平衡态的耗散结构理论对熔滴反应区的非平衡定态及其稳定性问题作了理论探讨。从理论上证明了焊接过程的非平衡阶段的冶金反应是稳定性的，在此基础上对焊接冶金电化学致氧反应的非稳态扩散问题进行了分析验证。

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作者
刘鹏飞;
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作者单位

江苏科技大学;

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授予单位江苏科技大学;
学科
授予学位硕士
导师姓名李晓泉;
年度 2005
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类埋弧焊（焊剂层下焊）;焊接冶金问题;
关键词
埋弧焊; 熔渣碱度; 焊接冶金; 焊接熔渣; 焊缝性能; 致氧机理; 熔滴反应区;

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1. 碱度对直流埋弧焊熔滴阶段电化学致氧的影响 [J] . 李晓泉 ,杜则裕 ,李云涛 . 焊接学报 . 2005,第002期
2. 电化学作用对直流焊接熔滴金属致氧量的影响 [J] . 李晓泉 ,初雅杰 ,杨宗辉 . 焊接学报 . 2010,第001期
3. SAW熔滴阶段电化学致氧因素研究 [J] . 刘鹏飞 ,李晓泉 ,王光耀 . 江苏科技大学学报（自然科学版） . 2004,第003期
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5. 直流SAW冶金熔体电化学致氧的研究 [A] . 王光耀 . 2003

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