863”计划中研制成功并产业化具有国际先进水平的新型复合材料。

　　该产品采用自蔓延高温合成法（SHS）制造，此技术已于1994年元月通过冶金部技术鉴定，并

被“863”计划新材料专家组列为重点支持发展的产品。产品利用铝热反应自身放热熔融反应物，

在离心力作用下使Al₂O₃和Fe的分离原理，复合管从内而外分别是刚玉陶瓷（AL₂O₃）层、过渡层和

钢管层，产品综合利用了氧化铝硬度高、化学惰性、高强度和塑性好的优点，具有其它管材无法比

拟的优异综合性能和良好的耐磨、耐热、耐蚀和热冲击性能。

　　陶瓷钢铁复合管已广泛用于电力、钢铁、冶金、矿山、煤炭、水泥和铸铝业，经电厂煤粉、灰

渣和矿山尾矿、铁矿粉输送、矿井回填等使用表明，其寿命比普通钢管高10倍以上。

　　陶瓷钢铁复合管是采用自蔓延高温合成―离心法制造的。即将无缝钢管放在离心机的管模内，

在钢管内加入氧化铁粉和铝粉混合物，这种混合物在化学中称为铝热剂。离心机管模旋转达到一定

速度后，经一火星点燃铝热剂，铝热剂立即自己燃烧，燃烧波迅速蔓延，在蔓延时发生如下剧烈的

　　化学反应：

　　2Al+Fe₂O₃=Al₂O₃+2Fe+836KJ

　　3Fe₃O₄+8Al=4Al₂O₃+9Fe+3265KJ

　　铝热剂反应后生成物为稳定型α-Al₂O₃（即刚玉）和铁，同时放出大量热量。这些热量如在绝

热条件下，绝热温度可达到3753K和3509K，它使钢管内原来物料以及反应后的生成物，即是熔点为

2045℃的刚玉也都变成熔液。由于反应非常迅速，只有数秒钟，熔融反应物在离心力作用下。迅速

按比重大小进行分离。铁的比重（7.85g/㎝3）为Al₂O₃ 比重（3.95g/㎝3）两倍，较重的铁被离心

力甩到钢管内壁，较轻的Al₂O₃则分布在铁层的内层。由于钢管迅速吸热和传热，Al₂O₃ 和Fe 很快

达到凝固点，分层凝固。最后形成的陶瓷钢管从内到外分别为刚玉瓷层，以铁为主的过渡层，以及

外部的钢管层。高温熔融的铁液和Al₂O₃液，与钢管内壁接触，使钢管内壁处于半熔融状态，使铁

层与钢管形成冶金结合，铁层与刚玉瓷层间也形成牢固的机械结合，其结合压剪强度（即在轴向把

陶瓷层压出时强度）≥15MPa；陶瓷钢管压溃强度（即从管外把管内陶瓷压碎时的强度）≥50MPa。

　　与传统生产工艺截然不同，采用自蔓延技术生产的陶瓷钢管具有独特的组织结构。独特的组织

结构又决定了它优良的综合性能。它抗磨损、耐高温、有高的硬度和强度，并且抗热冲击的性能。

　　陶瓷钢管与传统的钢管、耐磨合金铸钢管、铸石管以及钢塑、钢橡管等有着本质性区别。陶瓷钢

管外层是无缝钢管，内层是刚玉。刚玉层硬度高达HV1100-1400，相当于钨钴硬质合金，耐磨性比

碳钢管高20倍以上。陶瓷钢管抗磨损主要是靠内层几毫米厚的刚玉层，这比耐磨合金钢管、铸石管

既靠成分和组织，又靠厚度来抗磨已经有了质的飞跃。

　　陶瓷钢管中刚玉熔点为2045℃，刚玉层与钢层由于工艺原因结构特殊，应力场也特殊。在常温

下陶瓷层受到压应力，钢层受到拉应力。只有温度升高到400℃以上，由于二者热膨胀系数不一样

，热膨胀产生的新应力场才使陶瓷钢管中原来存在的应力场相互抵消，使陶瓷层与钢铁层两者处于

应力平衡状态。当温度升高到900℃，把陶瓷钢管放入冷水中，反复多次，陶瓷层也不裂缝或崩

裂，表现出普通陶瓷无可比拟的抗热冲击性能，这一性能在工程施工中大有用处。由于外层是钢

铁，加之内层升温也不崩裂，在施工中，对法兰、吹扫口、防爆门等能进行焊接，也可用直接焊接

方法进行管道连接，这比磨合金铸钢管、铸石管和钢塑、钢橡管在施工中不易焊接或不能焊接更胜

一筹陶瓷钢管抗机械冲击性能也好，在运输、安装、敲打以及在等离子气割下，刚玉层均不破裂脱

落。