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王華明, 王玉岱

2024, 45(6): 1-6. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.001

摘要(851) HTML (132) PDF(102)

摘要:
高性能金屬構件激光增材制造技術在重大高端裝備制造中展現出巨大發展潛力和廣闊的應用前景，北京航空航天大學在大型金屬構件激光增材制造方面開展了深入研究，取得了許多突破性研究成果。文中綜述了該團隊在高性能金屬結構材料激光增材制造技術方面的研究進展，揭示了激光增材制造非平衡凝固形核生長機理，建立了鈦合金和鎳基高溫合金晶粒形態主動控制方法，提出了激光增材制造材料強韌化新機理，開發出高性能增材制造鈦合金和超高強度鋼。未來研究熱點仍聚焦于激光/金屬交互作用行為、材料凝固相變規律等基礎問題研究，以及基于激光增材超常冶金的高性能全新金屬結構材料設計與開發，以進一步發揮激光增材制造技術在國家重大裝備大型金屬構件制造方面的變革性潛力。

基于CH₄-H₂體系的氫還原技術發展現狀

張潤, 譚鈔文, 黨杰

2024, 45(6): 7-18. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.002

摘要(222) HTML (102) PDF(28)

摘要:
在“雙碳”目標與“雙高”限制的雙重挑戰下，火法冶金領域正面臨能耗與碳排放的雙重壓力，對清潔能源的需求愈發迫切。氫能，作為一種可再生清潔能源，為火法冶金帶來了節能低碳、綠色轉型的新曙光。基于CH₄-H₂體系的氫還原技術，憑借其優良的還原能力和低碳無污染的特性，已成為冶金領域研究的熱點。闡述了CH₄-H₂體系的還原熱力學與動力學原理，以及國內外相關技術及研究進展，總結了該技術在還原金屬礦物（鐵、鈦、鎳、鋅、鈷、鉻、錳）方面的研究成果與發展方向，并針對尚未解決的問題進行了系統分析。基于CH₄-H₂體系的氫還原技術有巨大的應用潛力，這些探討將有助于推動該技術的進一步發展。

從提釩尾液制備磷酸錳鐵鋰正極材料的研究

李智宇, 湯婷, 王正豪, 陳良, 朱英明, 吳可荊, 羅冬梅

2024, 45(6): 19-27. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.003

摘要(471) HTML (66) PDF(65)

摘要:
以釩渣提釩過程中產生的富含鐵錳的浸出液為原料，通過共沉淀法制備了二水草酸鐵錳Mn_0.5Fe_0.5C₂O₄?2H₂O，以此為前驅體，通過高溫固相法成功合成了磷酸錳鐵鋰LiFe_0.5Mn_0.5PO₄正極材料，實現了釩渣浸出液中鐵錳資源的綜合利用。結果表明，在初始pH值為3.5，溫度25 ℃，反應時間90 min，草酸銨加料量為理論值的1.1倍，加料方式為正加的條件下，鐵和錳的沉淀率分別為99.5%和99.4%，與其他雜質實現深度分離，Mn_0.5Fe_0.5C₂O₄·2H₂O的純度達99.97%，且粒徑較小，分散性良好。可將其作為合成磷酸錳鐵鋰正極材料的前驅體，為磷酸錳鐵鋰的工業化生產提供了思路。

活化劑強化鈦精礦酸浸過程研究

王海波, 龍濤, 向龍, 李禮, 田從學

2024, 45(6): 28-33. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.004

摘要(216) HTML (65) PDF(22)

摘要:
針對硫酸法鈦白生產中反應酸濃度較高導致不能實現硫酸平衡的問題，通過引入活化劑強化酸解反應過程，降低反應酸濃度。研究了活化劑對鈦精礦低濃度酸浸的強化作用，考察了反應酸濃度和活化劑加量對反應溫度和鈦浸出率的影響。結果表明：活化劑的加入，可以增加反應放熱量，提高反應溫度，并改善固相物的疏松度，浸出活性更高；活化劑加量為0.5%、酸礦比為1.56∶1，反應酸濃度為80%的條件下，鈦精礦的鈦浸出率達到93.47%；酸浸殘渣主要成分為TiFeO₃、Ca(Fe, Mg)Si₂O₆和SiO₂，表明原料中的鈦大部分被轉移到液相中。

鈦的吸氫制備及其能量分析

賴奇, 彭富昌, 陳映志, 張靜, 趙曦光, 陳今良, 吳毅, 董英杰

2024, 45(6): 34-38. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.005

摘要(213) HTML (100) PDF(18)

摘要:
以海綿鈦為原料，在不同溫度、不同時間下制備出氫化鈦。根據重量變化分析其反應原理，用X射線衍射儀（XRD）進行結構分析，掃描電鏡（SEM）進行形貌分析。結果顯示：隨反應溫度升高，氫化鈦質量增加率增大，脆性也變大。當溫度高于500 ℃之后，質量增長率變化不大。熱力學計算結果發現溫度從300 ℃增加到700 ℃時，平衡常數顯著下降，表明反應溫度過高不利于反應進行。氫化過程的吸附能量計算表明其較優吸附位位于其中心點位。固溶能量分析表明氫原子更傾向于占據八面體間隙。

功能性離子液體靶向萃取提釩研究進展

項新月, 葉國華, 項朋志, 榮一陽, 張云, 宋昌溆

2024, 45(6): 39-49. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.006

摘要(316) HTML (57) PDF(23)

摘要:
溶劑萃取法是提釩最常用的分離富集方法。傳統的工業萃釩方法存在萃取效果不理想、選擇性差以及環境和安全方面等問題。離子液體具有寬液程、低蒸汽壓不易揮發、物化性質可調、易于功能性設計、電化學窗口寬、導電性好、熱穩定性高等諸多優點，可實現釩的靶向高效萃取。綜述了離子液體萃取回收釩的研究進展，重點關注了咪唑類離子液體和季銨鹽類離子液體的物化性質、合成方法與萃釩機理。釩的萃取機理主要包括陰離子交換和中性絡合等機制，通過不同離子液體的特性，釩的萃取效率和選擇性得以優化。通過對離子液體在提釩過程中的機理分析和應用案例的揭示，以期為釩提取領域的研究和應用提供參考。同時，也指出了離子液體萃取劑在成本、大規模應用等方面面臨的一些挑戰，需要進一步的研究和發展。

釩鈦磁鐵礦提釩尾渣綜合利用工藝研究進展及展望

王新宇, 趙海泉, 齊淵洪, 王鋒

2024, 45(6): 50-58. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.007

摘要(353) HTML (88) PDF(61)

摘要:
釩鈦磁鐵礦提釩尾渣是轉爐釩渣提釩的副產品，因含有多種有價元素而極具回收價值。但因目前缺乏有效的利用工藝而大量填埋或堆積，造成資源浪費和環境污染。根據釩渣提釩工藝和化學成分對釩鈦磁鐵礦提釩尾渣進行了分類，闡述了采用氧化法（包括氧化焙燒、電場耦合H₂O₂+CaF₂浸出法）、直接浸出法（包括酸浸和亞熔鹽法）、還原法（包括熔融還原和直接還原）對提釩尾渣中有價元素提取的原理和優缺點，以及作為功能材料用于制備蓄熱材料的研究現狀。認為酸浸工藝是當前研究的熱點，但熔融還原能夠同時回收鐵、釩、鉻、鈦，具有綜合回收率高、工藝流程短的特點，應用前景較廣。指出了當前綜合利用工藝存在的問題，提出了火法冶金+濕法冶金+物理分離的耦合技術以及作為熱能蓄熱材料使用的研究方向，并應加強終渣、廢液排放的監管力度和毒性檢測的研究，為釩鈦磁鐵礦提釩尾渣的高值化、無害化綜合利用提供參考。

水解偏鈦酸沉降高度影響因素分析

吳健春

2024, 45(6): 59-63, 150. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.008

摘要(214) HTML (98) PDF(18)

摘要:
以某鈦白粉廠生產數據為依據，統計分析了水解偏鈦酸沉降高度對粒度分布和初品質量的影響規律。結果表明，隨著水解偏鈦酸沉降高度增加，水解偏鈦酸D₅₀呈現增加趨勢，相應獲得初品Tcs和Scx均呈現下降趨勢，初品平均粒徑呈現增加趨勢，控制偏鈦酸沉降高度在130 mm以下可以獲得顏料性能較好的鈦白粉。試驗研究表明，水解鈦液的TiO₂濃度、F值、水解晶種加量和水解判灰時間均對水解偏鈦酸的沉降高度和D₅₀有較大影響。隨水解鈦液濃度增加，水解偏鈦酸沉降高度呈下降趨勢，隨F值增加，水解偏鈦酸沉降高度和D₅₀呈現增加趨勢，隨水解晶種加量的增加，水解偏鈦酸沉降高度呈下降趨勢，隨判灰時間的延長，水解偏鈦酸沉降高度呈現先增加后減小的趨勢。

雙相鈦合金Ti-6Al-4V拉伸行為的晶體塑性有限元研究

張龍, 常樂, 林鴻運, 周昌玉

2024, 45(6): 64-73. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.009

摘要(693) HTML (123) PDF(51)

摘要:
通過晶體塑性有限元方法探究了α/β相含量和晶粒尺寸對Ti-6Al-4V雙相鈦合金拉伸力學性能的影響，通過滑移相對分數定量化評估不同滑移系對塑性變形的貢獻。結果表明：Ti-6Al-4V鈦合金拉伸變形過程中應力應變分布不均勻，應力集中在β相變體晶粒及晶界處，應變集中在α相晶粒附近。隨β相含量升高，應力集中區域更多，三叉晶界處越易產生應變集中，β相$ \left\{110\right\} $滑移系對塑性變形的貢獻大幅提高。隨著α相、β相或兩相晶粒尺寸同時擴大，塑性段應力應變曲線下降，且初始變形都主要由柱面滑移系主導，錐面$ \left\langle\mathrm{c}+\mathrm{a}\right\rangle $滑移系貢獻次之。增大α相晶粒尺寸，錐面$ \left\langle\mathrm{c}+\mathrm{a}\right\rangle $滑移系活性下降，導致塑性階段應力值降低。增大β相晶粒尺寸，塑性階段應力的降低與β相中$ \left\{110\right\} $滑移系活性下降有關。同時增大α及β相晶粒尺寸時，會同時影響柱面滑移系和$ \left\{110\right\} $滑移系的相對分數，應力值的下降與界面數量的顯著下降有關。

TA18鈦合金管慣性摩擦焊接頭組織與性能

成培鑫, 席錦會, 劉姣, 石立超, 張健健

2024, 45(6): 74-79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.010

摘要(196) HTML (92) PDF(21)

摘要:
對TA18鈦合金管材開展慣性旋轉摩擦焊接（IRFW）研究，采用光學顯微鏡與掃描電鏡觀察了TA18鈦合金管摩擦焊接頭各個區域的組織形態，結合焊接過程分析了組織的特征與演化機制，根據拉伸試驗、室溫沖擊試驗、顯微硬度試驗等測試結果分析了焊接接頭的力學性能。結果表明，由于短時間內焊接接頭處發生了強烈的塑性變形，IRFW接頭焊縫處的組織為針狀α′相；熱影響區的組織為等軸α相、部分針狀α′相和殘余β相。TA18鈦合金管材IRFW接頭的抗拉強度與母材相當，且斷裂位置均位于遠離焊縫中心的位置。IRFW接頭顯微硬度較均勻，各區域硬度匹配性好，接頭具有良好的沖擊韌性，達到母材的96.85%。

V_1-xTb_xO₂(x=0,1,2,3,4)(M)薄膜的制備及其性能研究

杜金晶, 劉景田, 朱軍, 林海洋, 翟芮潼, 左恒, 馬嘉藝, 王東博

2024, 45(6): 80-86. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.011

摘要(165) HTML (77) PDF(14)

摘要:
主要研究了重稀土鋱元素(Tb)摻雜對二氧化釩薄膜V_1-xTb_xO₂(x=0,1,2,3,4)(M)相結構、微觀形貌、相變溫度、光學及力學性能的影響。結果表明：V_1-xTb_xO₂(x=0,1,2,3,4)(M)樣品的衍射峰尖銳，未出現其他雜質峰，具有較高的結晶度和純度。Tb元素摻雜能明顯影響二氧化釩的微觀結構特征，隨著Tb摻雜量的增加，相變溫度呈下降趨勢，在4% (原子分數，下同)的摻雜水平下，相變溫度降至59.01 ℃。紫外-可見-近紅外光譜分析表明，在1%～4%的Tb摻雜水平下二氧化釩薄膜的光學性能增強。在2% Tb摻雜時太陽光調制能力(ΔT_sol)達到9.1%，可見光透過率(T_lum)為61.5%；在4% Tb摻雜時可見光透過率達到72.5%。力學性能表明，Tb摻雜對二氧化釩薄膜的力學性能具有增強作用。當摻雜量為2%時，VO₂薄膜的力學性能顯示出最大值，彈性模量及硬度分別為83.6065 GPa和8.0026 GPa。

V含量對激光熔覆鐵鉻合金涂層組織結構及性能的影響

張雪峰, 卿光洋, 周浩然, 翁劉, 陳敏, 趙海泉, 吳博濤, 張鑫

2024, 45(6): 87-93. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.012

摘要(192) HTML (90) PDF(14)

摘要:
采用激光熔覆技術制備了不同V含量的鐵鉻合金涂層，結合金相觀察、SEM & EDS、X-射線衍射等分析方法研究了V含量變化時激光熔覆鐵鉻合金涂層的顯微組織與性能的變化規律。結果表明，V含量較低時鐵鉻合金涂層以樹枝晶生長模式為主，涂層界面的樹枝晶生長過程中Cr元素來不及完全固溶到基體中，引起基體衍射峰向高角度處偏移。增加V含量能夠促進樹枝晶向胞狀晶轉變，有效改善了Cr元素在基體中不能完全固溶的現象。VC的形成促進了凝固過程中γ-Fe向馬氏體的轉變，涂層硬度提升，但當V含量增加到2%時，原料中高熔點釩鐵含量增加，導致涂層中氣孔缺陷增加，引起涂層耐磨性能降低。當V含量為1%時涂層性能最佳。

預置TiCuZnSn的鈦表面攪拌摩擦改性層組織與摩擦磨損性能

黨杰, 李杰, 周鵬, 史洪源, 惠媛媛

2024, 45(6): 94-99. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.013

摘要(153) HTML (63) PDF(12)

摘要:
為了獲得表面綜合性能良好的生物醫用鈦金屬，在TA2純鈦表面預置等物質的量的Ti、Cu、Zn、Sn金屬粉末，采用攪拌摩擦加工技術對純鈦進行表面改性。通過掃描電鏡、能譜儀、電子背散射衍射對鈦表面改性層微觀組織進行觀察和分析，利用納米壓痕、摩擦磨損試驗測試改性層機械性能。結果表明：攪拌摩擦加工技術可獲得內部無缺陷、與TA2純鈦基體結合良好的表面改性TiCuZnSn合金層，改性層最大深度約2.5 mm；合金元素Cu、Zn、Sn提高了改性層的楊氏模量和硬度，特別是對改性層硬度的提升效果更顯著；TiCuZnSn改性層對TA2鈦摩擦系數的影響不顯著，但改性層的平均磨損率會大幅降低，與TA2鈦相比，TiCuZnSn表面改性層平均磨損率降低約28.95%。

釩摻雜鈷鐵水滑石的制備及其析氧性能研究

曾澤華, 張東彬, 尹翔鷺, 代宇, 雍玲玲, 辛亞男, 滕艾均

2024, 45(6): 100-107. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.014

摘要(229) HTML (76) PDF(17)

摘要:
開發環境友好且毒性相對較低的析氧反應（OER）電催化劑是目前水分解的最大困難之一。采用電沉積的方法在泡沫鎳（NF）上原位生長了鈷鐵層狀雙氫氧化物（CoFe LDH）和釩摻雜的鈷鐵層狀雙氫氧化物（V-CoFe LDH）納米片，并將其作為OER催化劑以探究其析氧性能。研究結果表明，在堿性介質中，當電流密度為100 mA·cm^?2時，CoFe LDH和V-CoFe LDH的過電位分別為396 mV和356 mV，CoFe LDH和V-CoFe LDH分別具有224 mV·dec^?1和210 mV·dec^?1的Tafel斜率。此外，相比于CoFe LDH，V-CoFe LDH電催化劑具有大的電化學比表面積和優異的電解液潤濕性。這些結果均表明V的引入有助于增強材料的OER性能。結合密度泛函理論計算和試驗結果證明，V的摻雜不僅優化了材料的電子結構，增強了導電性，同樣降低了吸附能，增強了催化劑與電解液的接觸。

富氧方式對高爐風口回旋區狀態的影響研究

鄭魁, 趙鵬, 胡鵬, 黃云, 張建良, 徐潤生

2024, 45(6): 108-118. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.015

摘要(429) HTML (130) PDF(28)

摘要:
依據國內某企業冶煉釩鈦磁鐵礦高爐的實際尺寸建立了三維物理模型，利用數值模擬的方法對比研究了不同富氧方式下煤粉在風口回旋區內的流動、燃燒行為。結果表明，減風富氧與定風富氧方式工況下，風口氣流速度變化隨富氧率變化的整體趨勢一致，但變化幅度差距顯著，即富氧率增加1%，風口截面速度分別增加4.25 m/s（定風）和0.41 m/s（減風）。兩種富氧方式下，回旋區內的溫度、還原氣體含量及煤粉燃盡率與富氧率的變化趨勢一樣，即富氧率增加，溫度增加，高溫區域擴大，還原氣體含量增加，煤粉的燃盡率上升。其中，減風富氧時由于熱風流量減小，帶入高爐的N₂量減少，煤氣中CO和H₂的含量變化較大，對高爐減少氮化碳和碳化鈦生成、改善鐵礦還原效果具有較好的幫助，建議高爐提高富氧率采用減風富氧模式。經計算，富氧率每增加1%，回旋區平均溫度增加34.22 K（定風）和32.88 K（減風）；減風富氧條件下，富氧率每增加1%，熱風帶入高爐的N₂量減少10 m³/min，煤氣中的CO質量濃度上升8.61%。

未燃煤粉及其還原產物在高鈦型高爐渣中的行為研究

謝洪恩, 鄭魁, 胡鵬, 唐文博, 令新科

2024, 45(6): 119-126. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.016

摘要(163) HTML (72) PDF(15)

摘要:
采用旋轉柱體法對配加未燃煤粉的高鈦型高爐渣的黏度進行了測量，結合試驗樣品的宏觀形貌和不同部位微觀結構的表征，對未燃煤粉及其還原產物在高鈦型高爐渣中的行為進行了分析。結果表明，未燃煤粉不可避免地會與渣中TiO₂反應，殘余的未燃煤粉及其還原產物,如Ti(C,N)或TiC_xO_y等高熔點物相不均勻分布于渣中。隨著初始未燃煤粉含量從0增加至5.51%，渣中TiC和TiN含量之和從0.456%升高至2.515%，反應生成的高熔點物質向下沉降聚集，殘余的未燃煤粉則向上運動，與上部爐渣中的TiO₂繼續反應生成高熔點物質或形成泡沫渣，并導致爐渣黏度顯著升高，波動顯著加劇，爐渣中部則幾乎沒有殘余未燃煤粉和高熔點還原產物。

固態脫碳過程中碳的擴散行為研究

祝廣鵬, 艾立群, 洪陸闊, 孟凡峻, 聞莉, 孫彩嬌

2024, 45(6): 127-132. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.017

摘要(202) HTML (81) PDF(12)

摘要:
為研究Fe-C-Mn合金薄帶固態脫碳過程脫碳效果及Mn含量對C原子擴散作用，以1 mm厚的Fe-2.7%C-(5%,12%)Mn合金成分薄帶為研究對象進行固態脫碳試驗，利用lammps軟件開展分子動力學模擬試驗，探索Mn含量對C原子擴散的定性規律。結果表明：分子動力學模擬結果同固態脫碳試驗結果計算擴散激活能基本一致，5%Mn在1223、1323 K和1363 K溫度下脫碳試驗結果和分子動力學模擬理論結果得到的C原子的擴散激活能分別為78.549 kJ·mol^?1和83.805 kJ·mol^?1。在1363 K進行固態脫碳試驗，5%Mn和12%Mn合金薄帶5～20 min主要限制性環節為內部碳擴散，12%Mn脫碳效果不如5%Mn，表明Mn含量增加對C擴散起到抑制作用。分子動力學模擬結果表明Mn含量增加會降低C原子擴散能力。

單流板坯中間包控流裝置優化的數理模擬及應用

黃磊, 謝旭琦, 張華, 李宇翔, 黃在京, 黃柯杰, 方慶

2024, 45(6): 133-141. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.018

摘要(229) HTML (81) PDF(15)

摘要:
合理的控流裝置結構和布局是提升中間包內鋼液潔凈度的關鍵。采用數值模擬與水力學模擬相結合的方法對某廠單流板坯中間包控流裝置不同組合方式及位置的鋼液流動行為、RTD曲線及夾雜物去除率進行分析，結果表明，在壩墻間距不變情況下，擋墻往長水口側移動適當距離會延長鋼液平均停留時間9.9 ～17.9 s、死區體積比例減小0.45～0.85個百分點、中間包低溫區域減少，凈化鋼液的能力有所提升；在壩墻間距改變的情況下，壩墻間距過大可能會導致中間包澆注區鋼液的紊亂，鋼液平均停留時間延長不明顯，死區體積比例反而增大0.33個百分點，中間包低溫區域增大，夾雜物總去除率上升0.18個百分點。因此，壩墻間距為473.5 mm及擋墻與長水口距離為720 mm是較為理想的控流裝置組合方式。采用優化方案后，中間包內鋼液潔凈度得到有效提升。

板坯連鑄浸入式水口及結晶器內鋼液流態的研究現狀分析

田玉石, 仇圣桃, 朱榮, 徐李軍, 時朋召, 王旭

2024, 45(6): 142-150. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.019

摘要(289) HTML (79) PDF(24)

摘要:
通過系統分析連鑄水口及結晶器內鋼液流態的研究現狀，深入探討了不同工況條件下流態的轉變規律、共性特征、影響因素及其對鑄坯質量的影響，并著重分析了結晶器流動的非對稱性。認為：①水口內存在氣泡流、膜狀流、環狀流和段塞流等多種流態，流態受液體流量、氣體流量和中間包液位影響。其中，氣泡流相對穩定，有利于連鑄生產。②當板坯結晶器處于對稱的雙輥流狀態，且液面流速控制在0.26～0.43 m/s時，有助于顯著提高鑄坯質量；同時，較高的拉速、較低的氬氣流量以及增大的水口浸入深度有助于形成雙輥流。③流動非對稱性會引發偏流，通過精準的工藝操作可保障生產順行并提高鑄坯質量。

稀土對Ni-Al系馬氏體時效鋼中夾雜物的改性作用

田方鋮, 高雪云, 曹悅, 邢磊, 華連庚, 王海燕

2024, 45(6): 151-158. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.020

摘要(182) HTML (70) PDF(18)

摘要:
鋼中的非金屬夾雜物對超高強度鋼的塑韌性具有重要的影響。在Fe-Ni-Al系馬氏體時效鋼中加入稀土La、Ce元素，通過掃描電子顯微鏡及能譜儀（SEM-EDS）與電子探針（EPMA）分析結合FactSage熱力學計算，研究了不同稀土元素對鋼中非金屬夾雜物的變質機理。結果表明，馬氏體時效鋼中加入稀土元素后形成了含稀土的RE-O-S和RE-Al-O，抑制了Al₂S₃的形成，對AlN夾雜物的形成沒有明顯影響，夾雜物經稀土改性后形狀由條狀和不規則的幾何形狀轉變為接近球狀。熱力學計算結果表明，添加稀土元素后，鋼液中可能形成的夾雜物熱力學穩定性大致為REAlO₃→Al₂O₃→稀土硫化物→AlN。加入稀土后，在高溫熔融態下鋼液中RE₂O₃和Al₂O₃就已穩定存在，并且隨著冷卻溫度的降低，鋼中的夾雜物按REAlO₃→RE₂O₂S→RES的順序逐漸析出，且稀土La和Ce的夾雜物演化路徑基本相同。

U71Mn重軌鋼軋制后夾雜物分布行為研究

宋光潔, 王奕, 何建中, 張達先, 付建勛

2024, 45(6): 159-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.021

摘要(177) HTML (73) PDF(19)

摘要:
非金屬夾雜物的形態和分布對重軌鋼的性能具有顯著影響。采用光學顯微鏡、掃描電鏡、夾雜物三維刻蝕儀、Thermo-calc軟件對某廠生產的U71Mn重軌鋼中的夾雜物進行了研究。結果表明，U71Mn重軌鋼中軌腰處夾雜物的平均等效直徑、長寬比最大，數量密度最小。軌頭、軌腰、軌底的夾雜物密度分別為18、12、14 個/mm²，平均等效直徑分別為2.5 、2.7、2.4 μm，平均長寬比分別為7.4、13.3、6.4。鋼中夾雜物以單獨存在的MnS和CaO·Al₂O₃·SiO₂·MgO復合夾雜物為主。軌頭和軌底處的MnS尺寸較小，集中分布在10～50 μm；軌腰處的MnS夾雜物尺寸較大，多在20～80 μm，且存在多條大尺寸的MnS被軋制在同一條水平線上。CaO·Al₂O₃·SiO₂·MgO復合夾雜物沿軋制方向普遍呈近球形和不規則形。

退火工藝對2Cr12Ni4Mo3VNbN葉片鋼組織和性能的影響

曹晨星, 信瑞山, 俞占揚, 李曉凱, 何玉東, 姚斌, 王利偉, 何毅

2024, 45(6): 167-171. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.022

摘要(229) HTML (85) PDF(22)

摘要:
針對2Cr12Ni4Mo3VNbN工業棒材退火硬度偏高問題，系統研究了不同退火工藝對2Cr12Ni4Mo3VNbN葉片鋼組織和硬度的影響。結果表明：相較于兩相區加熱退火和不完全退火的一段式退火，完全退火具有更好的退火效果，退火后硬度最低，且爐冷可使硬度進一步降低。采用兩段式退火和三段式退火可改善組織均勻性，顯著降低硬度，而三段式退火工藝優于一段式退火和兩段式退火工藝。

回火溫度對淬火后1500 MPa級熱成形鋼力學性能和組織的影響

王子健, 黃偉, 彭則, 梁肖, 鄧建林

2024, 45(6): 172-176. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.023

摘要(236) HTML (87) PDF(23)

摘要:
針對1 500 MPa級熱成形鋼進行淬火和回火處理，利用金相顯微鏡、室溫拉伸檢測和掃描電鏡等方法研究回火溫度對材料顯微組織和力學性能的影響。結果表明：Cr含量過高，會降低C的活度，抑制滲碳體的形成，因此鋼中主要碳化物為M23C6和M7C3類，隨著回火溫度提高到400 ℃左右，碳化物會由M23C6類轉化為M7C3類；抗拉強度、屈服強度和硬度隨著回火溫度的升高逐漸降低，當回火溫度超過400 ℃之后強度會顯著降低，延伸率隨著回火溫度的升高逐漸升高，而強塑積隨著回火溫度的升高呈現先增大后減小的趨勢；板條馬氏體中存在的高密度位錯會隨著回火溫度的升高而下降，馬氏體板條會相互吞噬、合并，逐漸模糊，基體中出現鐵素體，此外碳化物也會析出并長大。

鎳基合金NS1402 TIG焊接頭組織力學性能與耐蝕性能研究

周廣濤, 崔黎林, 鄭淮北, 張洪濤

2024, 45(6): 177-183. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.024

摘要(181) HTML (72) PDF(17)

摘要:
采用TIG焊接方式，以鎳基焊絲ERNiFeCr-1作為填充材料對國產鎳基合金NS1402進行焊接性研究，并與國外Incoloy825合金進行對比，分析其接頭的顯微組織和力學性能。同時對比了普通低合金鋼焊絲ER50-6對國內外兩種合金的焊接性的影響，并研究其接頭的耐腐蝕性能。結果表明，鎳基合金NS1402接頭成型良好，焊縫區組織由大片等軸晶和少量柱狀晶組成；拉伸試樣從NS1402焊縫處斷裂，焊縫接頭抗拉強度達到570 MPa，達到母材抗拉強度的89.1%，NS1402的強度及延伸率均略低于進口825合金；對接頭拉伸后的斷口形貌進行觀察和分析，發現鎳基合金NS1402焊接接頭斷口類型為延性斷裂，接頭斷口韌窩的尺寸較小、數量偏多；鎳基焊絲ERNiFeCr-1接頭的耐腐蝕性能優于普通ER50-6焊絲接頭，腐蝕試驗結果表明，國產鎳基合金NS1402接頭耐腐蝕性能與國外Incoloy825接頭相當。

薄帶冷軋變形區特點及接觸壓力模型適用性研究

黃紫藤, 李偉, 羅許, 李俊洪, 于輝

2024, 45(6): 184-193. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.025

摘要(166) HTML (77) PDF(17)

摘要:
薄帶冷軋過程中軋輥會產生不同程度的彈性壓扁現象，而各變形區理論對該現象認識的不同導致其計算精度和適用范圍存在顯著差異。為此采用有限元手段分析了薄帶冷軋過程中變形區特征的變化規律，并對比探究了Stone全滑移、Johnson全彈性和組合型三種接觸壓力模型的推導特點、成立的先決條件和適用區間。結果表明：變形區輪廓隨軋輥彈性壓扁程度的加劇依次經歷了圓弧形、圓弧壓扁增大形、非圓弧形和近直線形，中性區的出現及其所占變形區比例的不斷增加是導致實際壓下率快減和變形區形狀系數快增的主要原因。通過對比變形區接觸壓力曲線的模擬值與理論值可發現，Stone模型、Johnson模型和組合型模型分別適用于道次壓下率大于10%、小于1%和1%～10%的軋制工況。

高牌號無取向硅鋼硫化物、氮化物析出的熱力學計算

馮國輝, 程傳良, 王旭, 喬家龍, 時朋召, 郭飛虎, 劉磊, 仇圣桃

2024, 45(6): 194-200. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.06.026

摘要(167) HTML (78) PDF(21)

摘要:
通過對高牌號無取向電工鋼 50W350硫化物、氮化物的熱力學計算，獲得了析出物的平衡濃度關系。液相線溫度以下，AlN在1700～1788 K溫度區間析出，TiN的析出溫度區間為1588～1788 K，MnS的析出溫度區間在1768～1788 K范圍內，Cu₂S的析出溫度范圍為1420～1768 K，并通過實際檢測，證實了各溫度區間析出物的存在。

留言板

2024年第45卷第6期

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