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2019年中國(guó)鈦工業(yè)發(fā)展報(bào)告

賈翃, 逯福生, 郝斌

2020, 41(3): 1-7.

摘要(228) PDF(39)

摘要:
從2019年國(guó)內(nèi)鈦工業(yè)鈦精礦、海綿鈦、鈦錠、鈦材、進(jìn)出口等品種的產(chǎn)能、產(chǎn)量、應(yīng)用和進(jìn)出口量等數(shù)據(jù)分析了中國(guó)鈦工業(yè)的整體情況,并對(duì)目前行業(yè)存在的問(wèn)題提出了建議。

有機(jī)胺類(lèi)萃取劑構(gòu)效關(guān)系及其萃釩的研究進(jìn)展

陳子楊, 葉國(guó)華, 左琪, 謝禹, 張豪

2020, 41(3): 8-15. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.001

摘要(419) PDF(17)

摘要:
分析了有機(jī)胺類(lèi)萃取劑的構(gòu)效關(guān)系及其萃釩機(jī)理,結(jié)果表明:有機(jī)胺類(lèi)萃取劑是以陰離子交換為特征、N原子為萃取功能基的堿性萃取劑;伯胺和叔胺在酸性體系中發(fā)生質(zhì)子化后形成銨鹽,季胺鹽類(lèi)不需質(zhì)子化;伯胺與氫鍵形成締合物從而選擇性?xún)?yōu)先萃釩,常用于萃取釩鉻渣浸出液中的釩,傳統(tǒng)單一伯胺最優(yōu)萃取pH值一般小于4;叔胺與體系中含釩配合陰離子形成締合物從而萃釩,其在更低pH值下萃取性能更好,尤其在萃取含鐵雜質(zhì)的浸出液中釩時(shí)性能優(yōu)良,但叔胺飽和容量小、萃取劑消耗量大且易產(chǎn)生第三相;強(qiáng)堿性季胺鹽與含釩溶液接觸時(shí),含釩陰離子與萃取劑中Cl^-發(fā)生交換,從而使釩進(jìn)入有機(jī)相,季胺鹽類(lèi)存在飽和容量低以及分相平衡時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題。評(píng)述了近年來(lái)有機(jī)胺類(lèi)萃取劑萃釩的研究進(jìn)展,指出了今后的研究方向:探索最佳萃取pH值、提高改性劑性能、與其它試劑協(xié)同萃釩、優(yōu)化萃取前的提釩工序等,同時(shí)加強(qiáng)胺類(lèi)萃取劑萃釩機(jī)制的探究,開(kāi)發(fā)高效且適應(yīng)范圍廣的新型胺類(lèi)萃取劑。

利用新硫酸和鈦白廢酸直接酸浸含釩鋼渣試驗(yàn)研究

李軍, 吳恩輝, 侯靜, 徐眾, 黃平, 劉黔蜀, 蔣燕

2020, 41(3): 16-22. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.002

摘要(243) PDF(5)

摘要:
以含釩鋼渣為原料,進(jìn)行新硫酸和鈦白廢酸直接酸浸提釩研究。首先對(duì)試驗(yàn)用含釩鋼渣進(jìn)行成分、結(jié)構(gòu)分析,結(jié)果表明:含釩鋼渣主要由Ca₂SiO₄,(MgO)_0.593(FeO)_0.407,Ca₃Fe₂(SiO₄)₃,Ca₃(V,Ti)₂O₇等相結(jié)構(gòu)組成。釩在含釩鋼渣中彌散分布在多種礦物中,以V⁴⁺價(jià)態(tài)與元素Ti、Fe、Ca、O元素形成的較為致密的大顆粒的釩鈦鈣氧化物(Ca₃(V,Ti)₂O₇),是主要的釩富集相。直接酸浸難以破壞其結(jié)構(gòu),要提高釩的浸出率需要對(duì)含釩鋼渣進(jìn)行球磨。元素Ca、Si、V、O等元素形成了硅酸二鈣等礦相,這些礦相中釩含量較低且較為分散,但其中V容易被酸直接浸出。含釩鋼渣新酸直接浸出表明:常溫,攪拌速度200 r/min,硫酸濃度30%,含釩鋼渣粒度為-120目(124μm)粒級(jí)占比65%,液固比7∶1,酸浸時(shí)間1 h時(shí),為較好的酸浸條件,釩的浸出率可以達(dá)到79%。上述工藝條件下液固比為5∶1時(shí),以鈦白廢酸進(jìn)行浸出時(shí),釩的浸出率達(dá)到74%,新硫酸和廢酸的釩浸出率相差不大。由于含釩鋼渣CaO、FeO含量較高,耗酸量大,以新硫酸浸出,成本太高,而鈦白廢酸是廢棄物,不能直接排放,傳統(tǒng)處理工藝是采用碳酸鈣中和,采用含釩鋼渣中和鈦白廢酸可以大大消耗鈦白廢酸用量,降低單獨(dú)中和廢酸的碳酸鈣用量,同時(shí)將含釩鋼渣中的釩提取出來(lái),實(shí)現(xiàn)了含釩鋼渣的高值化利用。

攀西釩鈦磁鐵礦中鈦鐵礦高效回收工藝研究

王洪彬, 李金, 張國(guó)華

2020, 41(3): 23-29. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.003

摘要(328) PDF(10)

摘要:
針對(duì)攀西地區(qū)某釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦采用常規(guī)“強(qiáng)磁—強(qiáng)磁—浮選”流程回收鈦鐵礦時(shí),回收率低、選鈦成本高、粒度偏細(xì)不利于深加工等問(wèn)題,對(duì)攀西釩鈦磁鐵礦選鐵粗粒尾礦采用“強(qiáng)磁—重選—電選”、選鐵細(xì)粒尾礦采用“強(qiáng)磁—強(qiáng)磁—浮選”流程進(jìn)行鈦鐵礦高效回收工藝研究。試驗(yàn)表明能獲得TiO₂品位47.40%、回收率61.84%的鈦精礦,鈦鐵礦相對(duì)選鐵尾礦的回收率、單位鈦精礦成本和0.074 mm以下細(xì)粒級(jí)含量較常規(guī)“強(qiáng)磁—強(qiáng)磁—浮選”流程分別提高約14個(gè)百分點(diǎn)、降低約50元與降低約20個(gè)百分點(diǎn),更適宜生產(chǎn)硫酸法鈦白和酸溶性高鈦渣。

釩渣亞熔鹽工藝中主要物相演變及釩、鉻元素微區(qū)轉(zhuǎn)浸率研究

史志新, 高健, 鐘祥

2020, 41(3): 30-35. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.004

摘要(247) PDF(4)

摘要:
基于亞熔鹽反應(yīng)可以在低溫下高效高選擇性將釩渣中的釩、鉻元素轉(zhuǎn)化為可溶性鹽,對(duì)釩鉻渣亞熔鹽反應(yīng)前后主要物相演變過(guò)程,釩、鉻元素的賦存變化規(guī)律以及釩鉻物相微區(qū)轉(zhuǎn)化率進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明,表面晶格多缺陷比致密的釩鉻尖晶石更有利于O^2-離子的晶格取代,加速釩鉻尖晶石的分解過(guò)程;亞熔鹽反應(yīng)前后Cr元素的回收率為99.63%,而V元素的回收率為90.01%;主要含V物相微區(qū)轉(zhuǎn)化率計(jì)算證明,亞熔鹽反應(yīng)后Fe₂O₃中V含量的增加是導(dǎo)致其回收率低的主要原因。

硫酸焙燒鋁系釩鐵爐渣共提釩和鋁的試驗(yàn)研究

鄧孝伯

2020, 41(3): 36-40. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.005

摘要(189) PDF(9)

摘要:
電鋁熱法冶煉釩鐵的爐渣中含有高品位的鋁和高價(jià)值的釩。針對(duì)釩鐵爐渣的特點(diǎn),采用硫酸焙燒法處理釩鐵爐渣,考察了酸料比、焙燒溫度和焙燒時(shí)間對(duì)釩、鋁提取效果的影響,探討了硫酸焙燒機(jī)理。研究結(jié)果表明:在酸料比1.4 mL/g、焙燒溫度240℃和焙燒時(shí)間90 min條件下,釩鐵爐渣中釩、鋁提取率分別達(dá)到72.5%、68.3%。該工藝具有焙燒溫度低、提取率高的特點(diǎn),為釩鐵爐渣資源化利用提供了新的途徑。

攀枝花低硅鈦精礦還原試驗(yàn)研究

劉祥海

2020, 41(3): 41-46. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.006

摘要(180) PDF(2)

摘要:
以攀枝花低硅鈦精礦為研究對(duì)象,研究氧化溫度和時(shí)間對(duì)鈦鐵礦物相結(jié)構(gòu)和還原的影響,同時(shí)對(duì)預(yù)氧化鈦鐵礦不同溫度和時(shí)間下還原失重率和金屬化率變化情況進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明:鈦精礦的氧化在較短時(shí)間內(nèi)可完成,隨著氧化溫度的升高,鈦精礦主要物相變化過(guò)程為FeTiO₃→Fe₂O₃+TiO₂→Fe₂TiO₅+Fe₂O₃+TiO₂;在鈦鐵礦的還原過(guò)程中,還原溫度和時(shí)間對(duì)鈦鐵礦還原的金屬化率影響較大,在還原溫度大于1 300℃,時(shí)間大于8 h后變化不明顯;顯微結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),高溫還原后金屬鐵擴(kuò)散發(fā)生聚集,形成球形和棒狀金屬鐵顆粒,其尺寸大約為10μm。

釩/鎳離子摻雜LiFePO₄的制備及其電化學(xué)性能

劉甜甜, 崔旭梅, 王寧軍, 李娜麗

2020, 41(3): 47-52. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.007

摘要(395) PDF(7)

摘要:
以水/乙醇作溶劑,采用溶劑熱法制備合成了釩/鎳離子摻雜的鋰離子電池正極材料LiFePO₄,利用X射線衍射儀(XRD)和掃描電鏡(SEM)對(duì)試驗(yàn)所得樣品進(jìn)行物相和形貌分析,通過(guò)恒流充放電測(cè)試儀以及電化學(xué)工作站對(duì)樣品的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:摻雜釩和鎳離子后樣品的充放電電壓平臺(tái)差均比未摻雜樣品小,當(dāng)釩離子摻雜量1%以及鎳離子摻雜量為1%時(shí),在2.5~4.3 V、0.2C和常溫下電池的首次放電比容量分別為124.9、113.5 mAh/g。常溫下釩離子摻雜量1%時(shí)循環(huán)性能最佳,循環(huán)50次后放電比容量為114.4 mAh/g,容量保持率為91.59%。鎳摻雜量為1%樣品在低溫條件(0℃)下具有最高的首次放電比容量103.1 mAh/g。

EB爐熔煉TA1鑄坯在熱軋過(guò)程中的組織演變

崔巖, 孫新軍, 張志波, 雍岐龍

2020, 41(3): 53-58. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.008

摘要(224) PDF(5)

摘要:
通過(guò)熱軋?jiān)囼?yàn)和組織觀察,研究了熱軋變形溫度、單道次壓下率等對(duì)EB爐鑄態(tài)板坯在熱軋過(guò)程中的組織演變和再結(jié)晶的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)熱軋前的板坯加熱,EB爐鑄坯比VAR鍛坯的晶粒尺寸大幾百倍,粗大的EB爐鑄坯晶粒組織不利于熱軋過(guò)程中發(fā)生再結(jié)晶。通過(guò)提高熱軋溫度(≥850℃)、減小單道次壓下量、降低熱軋變形速度,可以促使熱軋組織充分再結(jié)晶;探討采用薄坯高溫開(kāi)軋、高溫終軋、高溫卷取,爭(zhēng)取熱軋卷獲得較大比例的再結(jié)晶組織,從而可以省略傳統(tǒng)的熱軋板退火再結(jié)晶工藝。發(fā)現(xiàn)當(dāng)熱軋溫度為850℃時(shí),存在一個(gè)細(xì)化再結(jié)晶晶粒的臨界壓下率(43.6%),當(dāng)熱軋壓下率低于43.6%時(shí),提高熱軋壓下率可顯著細(xì)化熱軋卷中再結(jié)晶晶粒,超過(guò)臨界壓下率,熱軋卷中再結(jié)晶晶粒尺寸幾乎保持不變。當(dāng)熱軋溫度≤810℃,存在一個(gè)臨界壓下率開(kāi)動(dòng)再結(jié)晶形核過(guò)程,隨著熱軋溫度降低,臨界壓下率逐漸增大。

釩微合金化汽車(chē)鈦合金的軋制工藝優(yōu)化

孫鳳, 尹曉麗, 趙達(dá)

2020, 41(3): 59-63. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.009

摘要(291) PDF(4)

摘要:
選用不同工藝進(jìn)行了釩微合金化汽車(chē)鈦合金Ti-Al-Mo-Cr-V的軋制試驗(yàn),并進(jìn)行了力學(xué)性能的測(cè)試與對(duì)比分析。結(jié)果表明,開(kāi)軋溫度和軋制變形量對(duì)試驗(yàn)合金力學(xué)性能產(chǎn)生明顯影響。隨開(kāi)軋溫度從945℃逐步提高到1 045℃時(shí),試驗(yàn)合金力學(xué)性能先提高后下降;隨軋制變形量從59%逐步增大到75%時(shí),試驗(yàn)合金的力學(xué)性能先急劇提高后緩慢提高。試驗(yàn)合金的開(kāi)軋溫度優(yōu)選為1 020℃、軋制變形量?jī)?yōu)選為67%。與945℃開(kāi)軋溫度相比,1 020℃軋制時(shí)試驗(yàn)合金的抗拉強(qiáng)度增大28 MPa、屈服強(qiáng)度增大34 MPa,斷面收縮率減小2.5%。與59%軋制變形量相比,采用67%變形量軋制時(shí)試驗(yàn)合金的抗拉強(qiáng)度增大23 MPa、屈服強(qiáng)度增大27 MPa,斷面收縮率減小1.5%。

釩鈦系新能源電池負(fù)極合金的球磨參數(shù)優(yōu)化研究

周?chē)?guó)燭, 管小清

2020, 41(3): 64-68. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.010

摘要(206) PDF(4)

摘要:
采用不同機(jī)械球磨工藝參數(shù)進(jìn)行了釩鈦系電池負(fù)極合金V-20.5Ti-14Ni-6Co-4Al制備,并進(jìn)行了充放電循環(huán)穩(wěn)定性和耐腐蝕性能的測(cè)試與對(duì)比分析。結(jié)果表明:球磨轉(zhuǎn)速和球磨時(shí)間對(duì)合金充放電循環(huán)穩(wěn)定性和耐腐蝕性能產(chǎn)生明顯影響。隨球磨轉(zhuǎn)速?gòu)?00 r/min增至700 r/min、球磨時(shí)間從2 h延長(zhǎng)至10 h,合金的充放電循環(huán)穩(wěn)定性和耐腐蝕性能均先提高后下降。合金的球磨轉(zhuǎn)速優(yōu)選600 r/min、球磨時(shí)間優(yōu)選6 h。與球磨轉(zhuǎn)速300 r/min相比,球磨轉(zhuǎn)速600 r/min時(shí)合金的放電容量衰減率減小16個(gè)百分點(diǎn)、腐蝕電位正移了81 mV。與球磨時(shí)間2 h相比,球磨時(shí)間6 h時(shí)合金的放電容量衰減率減小18個(gè)百分點(diǎn)、腐蝕電位正移了116 mV。

Ti-Al-Nb系新型合金性能研究

劉樹(shù)龍, 高超, 郭敏娜, 閆萍

2020, 41(3): 69-73. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.011

摘要(339) PDF(7)

摘要:
進(jìn)行了不同Al含量和Nb含量下Ti-Al-Nb系新型合金試樣的抗高溫氧化性能和耐高溫磨損性能測(cè)試、比較和分析。結(jié)果表明:隨Al含量和Nb含量的增加,試樣的單位面積質(zhì)量增重和高溫磨損體積先減小后略有增大,抗高溫氧化性能和耐高溫磨損性能先提升后緩緩下降。14%Al含量下試樣的單位面積質(zhì)量增重和高溫磨損體積分別較8%Al含量時(shí)減小了53.85%、50%;35%Nb含量下試樣的單位面積質(zhì)量增重和高溫磨損體積分別較20%Nb含量時(shí)減小了43.75%、41.38%。Ti-Al-Nb系新型合金試樣的Al含量?jī)?yōu)選14%、Nb含量?jī)?yōu)選35%。

軸肩直徑對(duì)攪拌摩擦改性釩鈦鎳儲(chǔ)氫合金充放電性能的影響

王東輝, 張永紅

2020, 41(3): 74-78. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.012

摘要(285) PDF(3)

摘要:
采用不同軸肩直徑進(jìn)行了V₃TiNi_0.56釩鈦鎳儲(chǔ)氫合金的攪拌摩擦改性試驗(yàn),并進(jìn)行了顯微組織和充放電循環(huán)穩(wěn)定性的測(cè)試與對(duì)比分析。結(jié)果表明:攪拌摩擦改性明顯細(xì)化了合金內(nèi)部晶粒,提高了合金的充放電循環(huán)穩(wěn)定性。當(dāng)軸肩直徑范圍在8~12 mm時(shí),合金的平均晶粒尺寸和放電容量衰減率均先減小后增大,合金的充放電循環(huán)穩(wěn)定性先提高后下降。與未經(jīng)攪拌摩擦改性試樣相比,采用軸肩直徑10 mm攪拌頭進(jìn)行攪拌摩擦改性時(shí)合金的平均晶粒尺寸減小48%、放電容量衰減率下降24個(gè)百分點(diǎn)。

高鈦重礦渣再生混凝土耐久性試驗(yàn)研究

王偉

2020, 41(3): 79-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.013

摘要(230) PDF(5)

摘要:
將再生高鈦重礦渣粗、細(xì)骨料按50%、75%、100%的取代率取代高鈦重礦渣粗、細(xì)骨料制備強(qiáng)度等級(jí)為C20、C25、C30的高鈦重礦渣再生混凝土并測(cè)定其28 d強(qiáng)度,采用抗氯離子滲透試驗(yàn)、快速凍融試驗(yàn)、抗硫酸鹽干濕循環(huán)侵蝕試驗(yàn)研究其耐久性能。試驗(yàn)結(jié)果表明:再生混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度隨再生骨料取代率的增大而減小,各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)混凝土的實(shí)測(cè)強(qiáng)度均能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,但強(qiáng)度富余小;再生混凝土D_RCM值隨骨料取代率及強(qiáng)度等級(jí)的提高而降低,最小及最大D_RCM值分別為2.3×10^-12 m²/s和3.3×10^-12 m²/s,耐久性推薦水平分別為好和較好;再生混凝土抗凍性能隨再生骨料取代率及強(qiáng)度等級(jí)的提高逐漸增強(qiáng),但僅有再生骨料取代率為75%、100%的C25再生混凝土及取代率為100%的C30再生混凝土達(dá)到100次凍融循環(huán)的抗凍等級(jí);30次硫酸鹽干濕循環(huán)侵蝕對(duì)再生混凝土的強(qiáng)度影響很小,在同一強(qiáng)度等級(jí)下,再生混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能隨再生骨料取代率的升高而減小,強(qiáng)度等級(jí)越小,減小幅度越大。

釩鈦磁鐵礦尾礦對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊的影響

石磊, 宋宵

2020, 41(3): 84-89. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.014

摘要(203) PDF(3)

摘要:
以承德地區(qū)的釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦為主要原料制備了加氣混凝土砌塊,研究了尾礦細(xì)度及添加量對(duì)制品干密度與抗壓強(qiáng)度的影響,采用XRD和SEM分析了尾礦添加量調(diào)控樣品相組成與顯微結(jié)構(gòu)的機(jī)理,檢測(cè)了制品的吸水率與耐水性等相關(guān)性能。結(jié)果表明:尾礦經(jīng)球磨20 min后,-0.074μm顆粒含量增至90.23%。提高尾礦細(xì)度增大了樣品的致密度,引入尾礦使樣品的干密度與抗壓強(qiáng)度先增大后減小。采用尾礦(球磨20 min)∶水泥∶石灰∶石膏=60∶20∶15∶5的工藝條件,制備出加氣混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度大于4.0 MPa,干密度小于595 kg·m^-3,綜合性能滿(mǎn)足GB11968—2006標(biāo)準(zhǔn)中A4.5等級(jí)的要求。XRD與SEM分析表明,添加40%~60%尾礦有利于生成C-S-H凝膠與托貝莫來(lái)石。兩者相互膠結(jié),使制品具有較高的強(qiáng)度,較優(yōu)的吸水率及耐水性。

鈦石膏酸浸除雜試驗(yàn)研究

邵國(guó)慶

2020, 41(3): 90-94. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.015

摘要(226) PDF(5)

摘要:
對(duì)鈦石膏理化性質(zhì)進(jìn)行了分析并開(kāi)展了酸浸除雜單因素試驗(yàn),研究了液固比、浸出時(shí)間、浸出液濃度、浸出溫度、體系壓力等因素對(duì)除雜效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,常壓下的最佳反應(yīng)條件為:液固比4、浸出時(shí)間45 min、浸出液濃度15%、浸出溫度65℃,此時(shí),Fe、Al、Mg的去除率分別為85%、56%、91%;當(dāng)反應(yīng)體系壓力增加至2.0 MPa后,去除率得到進(jìn)一步提升。礦物微觀形貌分析發(fā)現(xiàn),除雜后的鈦石膏中硫酸鈣晶型未發(fā)生明顯變化;硫酸鈣晶體表面附著的氫氧化鐵得到有效去除。經(jīng)過(guò)加壓酸浸除雜后,鈦石膏中Fe、Al、Mg的含量明顯降低。

焦化廢水臭氧催化氧化深度處理及應(yīng)用

周梅

2020, 41(3): 95-98. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.016

摘要(257) PDF(7)

摘要:
為適應(yīng)新的環(huán)保要求,進(jìn)一步提升焦化廢水的處理水平,對(duì)攀枝花某廠焦化廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)優(yōu)化改造,采用臭氧催化氧化工藝技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行深度凈化處理,通過(guò)對(duì)進(jìn)水懸浮物、硫氰化物影響和水力停留時(shí)間的優(yōu)化,系統(tǒng)運(yùn)行處理能力得到大幅提高,出水水質(zhì)優(yōu)于《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171—2012)直接排放標(biāo)準(zhǔn),其中氨氮≤1 mg/L,COD≤70 mg/L,多環(huán)芳烴和苯并芘去除效果明顯,色度明顯改善且無(wú)異味,工業(yè)運(yùn)行效果良好。

巴西鐵礦粉流態(tài)化還原條件優(yōu)化研究

徐其言, 李志平, 谷張涵, 殷志宏

2020, 41(3): 99-104. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.017

摘要(157) PDF(3)

摘要:
采用加壓可視流化床裝置,對(duì)巴西鐵礦粉流態(tài)化還原行為進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)卦黾訅毫梢蕴岣呓饘倩?添加碳粉可以改善流化狀態(tài)。為進(jìn)一步優(yōu)化還原時(shí)間、還原壓力、還原氣體線速度、還原溫度、碳粉含量和碳粉粒徑等因素對(duì)巴西鐵礦粉還原的影響,采用六因素三水平正交試驗(yàn)方法,對(duì)還原后巴西鐵礦粉樣品進(jìn)行金屬化率和粘結(jié)比檢測(cè),發(fā)現(xiàn)不同還原條件對(duì)巴西鐵礦粉的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)純氫氣流態(tài)化還原巴西鐵礦粉的最佳條件為:還原溫度為923~1 023 K,還原氣體線速度0.6 m/s,還原時(shí)間30~50 min,還原壓力0.25 MPa,碳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%~6%(占礦粉質(zhì)量),碳粉粒徑4~7μm。

中碳域鐵碳合金薄帶氣—固反應(yīng)脫碳研究

陳鵬飛, 艾立群

2020, 41(3): 105-109. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.018

摘要(221) PDF(2)

摘要:
為了研究中碳域鐵碳合金薄帶固態(tài)下的脫碳規(guī)律,試驗(yàn)以初始碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.2%、1.5 mm厚的鐵碳合金薄帶作為研究對(duì)象,以界面氣—固反應(yīng)的形式對(duì)薄帶進(jìn)行脫碳處理。通過(guò)調(diào)整入爐Ar-H₂-H₂O的流量比例,控制氣氛P_H₂O/P_H₂為0.61。脫碳溫度選用1 353、1 413、1 453 K,保溫脫碳時(shí)間為10~40 min,間隔為10 min。研究表明:薄帶的脫碳反應(yīng)近似為表觀一級(jí)反應(yīng),求解得到反應(yīng)活化能為68.85 kJ/mol,脫碳過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)為碳在薄帶基體內(nèi)的擴(kuò)散。擬合得出試驗(yàn)條件下薄帶剩余平均碳含量經(jīng)驗(yàn)公式為w_t=1.2e^{(0.148 82－1.28×10^－4T)t}。提高脫碳溫度既可有效提高脫碳速率又可增大極限脫碳量。隨著脫碳處理時(shí)間的延長(zhǎng),碳的濃度梯度差減小、擴(kuò)散行程加大,脫碳速率會(huì)逐漸降低并出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)變節(jié)點(diǎn)。

V-Ti微合金化HRB600高強(qiáng)鋼筋組織及強(qiáng)化機(jī)制分析

楊曉偉, 陳煥德, 周云, 張宇, 朱海濤, 徐霞

2020, 41(3): 110-115. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.019

摘要(231) PDF(3)

摘要:
采用熱模擬試驗(yàn)機(jī)、高分辨透射電鏡及金相顯微鏡等設(shè)備研究了V-Ti試驗(yàn)鋼連續(xù)冷卻相轉(zhuǎn)變和強(qiáng)化機(jī)制。結(jié)果表明,低冷速下(0.5~1.5℃/s),組織為鐵素體和珠光體;冷速增加(1.5~5℃/s),發(fā)生貝氏體相變,且貝氏體比例逐漸增加;高冷速狀態(tài)(5~25℃/s),馬氏體出現(xiàn)并逐漸作為主體組織。V-Ti試驗(yàn)鋼強(qiáng)化機(jī)制主要為析出沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化,晶粒內(nèi)部彌散析出10~60 nm圓角矩形的V(C,N)+TiN粒子。優(yōu)化冷速1.0~1.5℃/s開(kāi)展25 mm HRB600產(chǎn)線試制,屈服強(qiáng)度≥630 MPa,抗拉強(qiáng)度≥820 MPa,斷后伸長(zhǎng)率≥20%,最大力總伸長(zhǎng)率≥11%,強(qiáng)屈比≥1.25。

微波水解法制備α-納米氧化鐵的研究

張毅, 林玲, 朱學(xué)軍, 王俊, 鄧俊, 廖妮

2020, 41(3): 116-121. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.020

摘要(252) PDF(7)

摘要:
以FeCl₃為原料,三乙烯四胺(TETA)為配位劑,采用微波水解法制備α-納米Fe₂O₃。并運(yùn)用激光粒度儀、FT-IR、UV-Vis對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的分析比較。結(jié)果表明,微波照射能迅速制備粒徑小而均勻的納米粒子,縮短陳化時(shí)間。微波水解法中,微波加熱時(shí)間14 min及n_TETA∶n_FeCl₃=40∶100(摩爾比)為最佳條件,在此條件下制備的納米α-Fe₂O₃粒徑小而均勻。納米Fe₂O₃的紅外光譜在580 cm^-1和480 cm^-1附近的特征吸收峰隨著粒徑的減小發(fā)生紅移,而紫外光譜在480 nm和330~350 nm附近兩個(gè)吸收峰受量子尺寸效應(yīng)的影響隨粒徑變小發(fā)生藍(lán)移。

12Mn鋼精煉渣CaO/Al₂O₃值優(yōu)化

王旭, 魏軍, 仇圣桃, 李召嶺, 李維

2020, 41(3): 122-127. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.021

摘要(267) PDF(5)

摘要:
通過(guò)對(duì)12Mn鋼精煉渣渣系進(jìn)行調(diào)整,優(yōu)化CaO/Al₂O₃值使得渣系脫硫率提高,熔化溫度降低,鋼中氧含量降低。結(jié)果顯示CaO/Al₂O₃值由調(diào)整前的平均值3.29降到了1.64,使得熔點(diǎn)降低進(jìn)而提高脫硫率;最終通過(guò)脫硫率和鋼中氧含量驗(yàn)證了CaO/Al₂O₃值在1.4~1.7時(shí)效果最佳。該研究對(duì)12Mn鋼精煉渣系調(diào)整具有重要指導(dǎo)意義。

鋼中Al₂O₃夾雜物生成、聚集原位觀察

沈昶, 鄭福舟, 陳潔, 楊崢

2020, 41(3): 128-131,142. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.022

摘要(216) PDF(5)

摘要:
利用高溫激光共聚焦顯微鏡觀察了鋁脫氧鋼Al₂O₃夾雜的生成、聚集成團(tuán)簇以及Al₂O₃團(tuán)簇運(yùn)動(dòng)到固液界面的行為特征,發(fā)現(xiàn)從生成單顆粒Al₂O₃并且單顆粒Al₂O₃從相距145μm到自發(fā)聚集成78μm的Al₂O₃團(tuán)簇僅需1.5 s,聚集后的Al₂O₃團(tuán)簇從鋼液內(nèi)懸浮位置被吸附移動(dòng)146μm至固液界面僅需0.5 s,后續(xù)生成單顆粒Al₂O₃迅速向固液界面處的Al₂O₃團(tuán)簇聚集,Al₂O₃團(tuán)簇可在1 s時(shí)間由細(xì)長(zhǎng)狀收縮為團(tuán)狀。理論分析表明Al₂O₃夾雜聚集、Al₂O₃團(tuán)簇被固液界面吸附的主要作用力為范德華力,且?jiàn)A雜尺寸越大所受范德華力越大,夾雜物的移動(dòng)速度越快,Al₂O₃團(tuán)簇自發(fā)收縮成團(tuán)主要是液橋力的作用。

09CrCuSb鋼連鑄坯的高溫力學(xué)性能

胡海亮, 朱立光, 孫立根, 周景一

2020, 41(3): 132-136. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.023

摘要(261) PDF(7)

摘要:
采用Gleeble-3500熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)09CrCuSb鋼連鑄坯的高溫力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試,得到其在650~1 300℃的應(yīng)力—應(yīng)變曲線、高溫強(qiáng)度、熱塑性和塑性模量的變化規(guī)律。結(jié)果表明:應(yīng)力—應(yīng)變曲線中,應(yīng)力峰值隨測(cè)試溫度升高而減小,當(dāng)測(cè)試溫度高于700℃時(shí),應(yīng)力—應(yīng)變曲線中出現(xiàn)應(yīng)力平臺(tái)現(xiàn)象;連鑄坯試樣的高溫強(qiáng)度較差,隨溫度升高,其高溫強(qiáng)度整體呈下降趨勢(shì);在2.4×10^-3 s^-1應(yīng)變速率下,存在兩個(gè)明顯的脆性溫度區(qū)間,第一脆性溫度區(qū)間為1 200℃~熔點(diǎn),第三脆性溫度區(qū)間為700~800℃,在825~1 250℃時(shí)09CrCuSb鋼連鑄坯熱塑性較好,斷面收縮率均大于80%;連鑄坯試樣的高溫塑性模量在675~1 300℃時(shí)小于660.099 MPa。

時(shí)效處理對(duì)06Cr15Ni5Cu2Ti鋼組織和力學(xué)性能的影響

白青青

2020, 41(3): 137-142. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.024

摘要(220) PDF(3)

摘要:
利用相圖計(jì)算、拉伸試驗(yàn)、光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等分析測(cè)試手段,研究了06Cr15Ni5Cu2Ti馬氏體沉淀硬化不銹鋼經(jīng)1 000℃固溶,425~650℃不同溫度時(shí)效處理后微觀組織與力學(xué)性能的演變規(guī)律。結(jié)果顯示,06Cr15Ni5Cu2Ti馬氏體沉淀硬化不銹鋼在450℃時(shí)效時(shí)強(qiáng)度出現(xiàn)峰值,沖擊功出現(xiàn)最低值。溫度升高,強(qiáng)度逐漸降低,沖擊韌性逐漸增加,650℃時(shí)效時(shí)強(qiáng)度最低,沖擊功最高。這種變化規(guī)律主要與組織中出現(xiàn)的富銅相及奧氏體的逆轉(zhuǎn)變有關(guān)。綜合考慮,06Cr15Ni5Cu2Ti鋼在500℃時(shí)效時(shí),可以獲得良好的強(qiáng)度和韌性的配合。

硫元素對(duì)無(wú)取向硅鋼顯微組織和電磁性能的影響

張峰

2020, 41(3): 143-149. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.025

摘要(321) PDF(5)

摘要:
為了弄清楚硫元素在無(wú)取向硅鋼中的作用機(jī)理,結(jié)合工業(yè)化生產(chǎn)的0.25%Si硅鋼,探討了硫元素對(duì)鋼的顯微組織和電磁性能的影響。結(jié)果表明,鋼中的硫含量從0.001 9%增加至0.010 2%時(shí),試樣的硫化物形貌、尺寸和數(shù)量發(fā)生了顯著變化。硫化物形貌依次表現(xiàn)為“膠囊形”→“橢球形”→“類(lèi)球形”,組成依次演變?yōu)椤皢蝹€(gè)的MnS”→“復(fù)合的MnS+Cu_xS”→“單個(gè)的Cu_xS”。由于Cu_xS釘扎晶界和降低了晶粒長(zhǎng)大擴(kuò)散率,導(dǎo)致了0.010 2%S試樣出現(xiàn)了“細(xì)晶偏聚”和“島狀晶?！爆F(xiàn)象,最終引起晶粒尺寸偏小且非均勻分布。總的來(lái)說(shuō),0.010 2%S試樣的磁感要優(yōu)于0.001 9%S試樣,但0.010 2%S試樣的鐵損要劣于0.001 9%S試樣。兩者鐵損中的渦流損耗差值基本恒定,但磁滯損耗的差值會(huì)隨著退火溫度的升高而出現(xiàn)增大,這是造成0.010 2%S試樣鐵損偏高的主導(dǎo)因素。

熱處理工藝對(duì)80kg水電站用鋼組織性能的影響

馮路路, 喬文瑋, 魯修宇

2020, 41(3): 150-155. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.026

摘要(244) PDF(4)

摘要:
采用光學(xué)顯微鏡、拉伸試驗(yàn)機(jī)和低溫沖擊韌性試驗(yàn)機(jī)研究了熱處理工藝對(duì)80 kg水電站用鋼組織性能的影響,分析了試驗(yàn)鋼在不同淬火溫度和回火溫度下微觀組織的變化規(guī)律,討論了試驗(yàn)鋼在不同熱處理狀態(tài)下力學(xué)性能變化規(guī)律。結(jié)果表明:試驗(yàn)鋼在較低溫度下淬火得到粒狀貝氏體組織,隨著淬火溫度的提高,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l貝氏體組織。試驗(yàn)鋼淬火后采用不同溫度高溫回火,淬火時(shí)形成的位錯(cuò)出現(xiàn)合并、重組并消失,淬火內(nèi)應(yīng)力得到釋放,隨著回火溫度的升高,板條狀組織出現(xiàn)了合并長(zhǎng)大,鐵素體數(shù)量增加,逐漸向多邊形鐵素體轉(zhuǎn)變。同時(shí),屈服強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象,在630℃達(dá)到最大值;抗拉強(qiáng)度則是單邊下降,當(dāng)回火溫度達(dá)到650℃時(shí),抗拉強(qiáng)度出現(xiàn)了不合格現(xiàn)象,延伸率和-40℃低溫沖擊韌性值在回火階段顯著提高,綜合對(duì)比認(rèn)為較好的淬火溫度可以選擇900~930℃,回火溫度可以選擇600~630℃。

基于Ti元素添加的A356鋁合金成型工藝影響分析

趙利平

2020, 41(3): 156-160. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.027

摘要(193) PDF(2)

摘要:
基于A356鋁合金固態(tài)成型工藝,針對(duì)航空機(jī)器人的外殼A356鋁合金進(jìn)行加工設(shè)計(jì),添加鈦元素可有效降低鐵元素的含量,富鐵相的數(shù)量也得到有效控制,復(fù)合材料中針狀β富鐵相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)棣粮昏F相,同時(shí)富鐵相的尺寸顯著降低;抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度大幅提升,塑性也有所增強(qiáng)。研究表明,隨著鈦元素的增加,合金的晶粒得到了明顯的細(xì)化,當(dāng)超過(guò)一定值時(shí),細(xì)化效果明顯下降,在進(jìn)行半固態(tài)等溫處理時(shí),富鐵相的寬度和長(zhǎng)度都隨著溫度的升高先增大后變小;晶粒尺寸也隨著溫度的升高先減小后增大。隨著等溫時(shí)間的延長(zhǎng),富鐵相長(zhǎng)度和寬度有所增大;延長(zhǎng)等溫時(shí)間或添加細(xì)化劑,未熔初生相的球化呈現(xiàn)明顯趨勢(shì)。

SAPH440酸洗板電阻點(diǎn)焊工藝研究

余騰義

2020, 41(3): 161-165. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.028

摘要(163) PDF(2)

摘要:
以2.0 mm厚SAPH440酸洗板為研究對(duì)象,通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)焊接頭的抗剪性能及十字拉伸性能,綜合評(píng)價(jià)接頭的力學(xué)性能,并使用Axio Obersver A1m型光學(xué)顯微鏡觀察點(diǎn)焊接頭顯微組織,測(cè)量熔核直徑,分析焊接電流對(duì)熔核直徑的影響,創(chuàng)建點(diǎn)焊工藝窗口。結(jié)果表明:酸洗板點(diǎn)焊工藝窗口為8.5 kA至12 kA,寬度3.5 kA,接頭熔核直徑及力學(xué)性能與焊接電流呈正相關(guān),當(dāng)出現(xiàn)飛濺后,熔核直徑與力學(xué)性能略微下降,熔核區(qū)與熱影響區(qū)組織均為馬氏體,受焊接熱循環(huán)的影響,熔核區(qū)組織為粗大柱狀,熱影響區(qū)組織為細(xì)小針狀。

ER70-Ti鋼鑄坯表面橫向裂紋分析及控制

朱立光, 張曉仕, 劉增勛, 王杏娟, 樸占龍, 張明博, 康愛(ài)元

2020, 41(3): 166-171. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.029

摘要(204) PDF(2)

摘要:
承鋼生產(chǎn)ER70-Ti焊絲鋼小方坯過(guò)程中鑄坯出現(xiàn)了嚴(yán)重的橫向裂紋。利用FactSage熱力學(xué)模擬軟件對(duì)ER70-Ti鋼的凝固特性進(jìn)行分析,針對(duì)鋼本身特性、保護(hù)渣和連鑄工藝參數(shù)進(jìn)行分析,研究橫向裂紋缺陷產(chǎn)生的原因。利用全自動(dòng)爐渣熔點(diǎn)熔速測(cè)定儀測(cè)得保護(hù)渣的熔速為145 s,利用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)試粘度為0.71 Pa·s,利用紅外傳熱系統(tǒng)測(cè)試熱流密度為184 kW/m²。這種熔速慢、控制傳熱效果差的保護(hù)渣嚴(yán)重影響保護(hù)渣的渣層厚度和保護(hù)渣熔化的均勻性,通過(guò)改變保護(hù)渣的堿度、C含量以及配碳模式。將保護(hù)渣的熱流密度降低到118 kW/m²,熔速提高到55 s。實(shí)際生產(chǎn)表明調(diào)整后的保護(hù)渣使鑄坯的表面質(zhì)量明顯改善。

40Cr鋼螺栓斷裂失效原因分析

董雪嬌, 楊大巍, 劉錦燕, 劉兆華, 黃潔

2020, 41(3): 172-176. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.030

摘要(207) PDF(6)

摘要:
針對(duì)某廠水處理站服役4年便發(fā)生早期斷裂失效的40Cr螺栓,采用化學(xué)成分分析、力學(xué)性能檢測(cè)、掃描電鏡以及光學(xué)顯微鏡等方法對(duì)其斷裂原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,斷裂起源于第二道螺紋根部,該處存在多道次焊接是引起疲勞斷裂的誘因;軸的心部組織是珠光體+網(wǎng)狀鐵素體,屬未經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的原材料組織,其力學(xué)性能和疲勞強(qiáng)度不能滿(mǎn)足使用要求;疲勞源處發(fā)現(xiàn)硬脆相馬氏體組織,與軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不同心(偏心)產(chǎn)生交變應(yīng)力的共同作用下使裂紋快速擴(kuò)展直至斷裂。

留言板

2020年第41卷第3期

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2020年第41卷第3期