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劉羲, 蒲宇文, 徐宗源, 唐康, 鄭國燦, 陳燕, 劉作華, 杜軍, 彭毅, 陶長元

2023, 44(4): 1-9. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.001

摘要(551) HTML (192) PDF(50)

摘要:
試驗結合XRD、XPS、SEM-EDS和ICP-OES等分析手段，研究了不同pH值條件下酸性銨鹽沉釩產物的物相組成及形貌，并分析了沉釩pH值等于2.20時V、Fe和Mn三種元素的遷移轉化行為。結果表明，沉釩pH值顯著影響產物的組成和形貌，較低pH值沉釩濾餅為無定形結構，隨著pH值的升高，晶型逐漸確定。V在提釩尾渣中以CaV₂O₆形式存在，在濾餅中以多聚釩酸根形式存在，終產品中則以V₂O₅的形式存在；Fe在尾渣中的主要存在形式為Fe₂O₃和Fe₂TiO₅，在沉釩濾餅和終產品中含量較少；Mn在尾渣中以MnSO₄形式存在，沉釩過程中主要進入到上清液中，濾餅中則以MnV₂O₆·4H₂O形式存在，終產品中有0.210%。

熔鹽法制備球形碳化鈦納米粉體的研究

李文靚, 郭赟, 楊亞東, 劉波, 辛亞男

2023, 44(4): 10-17. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.002

摘要(584) HTML (219) PDF(26)

摘要:
結合國家十四五戰略部署，基于企業資源背景及下游市場需求，提出通過熔鹽法短流程制備球形碳化鈦納米粉體，整個流程溫度遠低于傳統工藝溫度（1300 ℃），過程不使用易燃易爆還原劑，安全系數高，生產產品質量高、產量可控、生產周期較短且環保，具有一定工業推廣性。研究了鈦源碳源的選擇及配比、熔鹽比例，以及納米顆粒的煅燒溫度、保溫時長對顆粒形貌和質量的影響。通過XRD和SEM對顆粒的物相組成、顯微形貌進行了表征。結果表明，在NaCl-KCl混合鹽摩爾比為1∶1的情況下，反應物以Ti/C摩爾比為1∶1配比，700 ℃保溫2 h時開始有TiC生成，隨溫度升高，產物中目標產物的純度逐步提高，900 ℃保溫2 h可得到純凈的目標產物，無其余副產物生成，形貌為球形，粒徑為80 nm左右。改變保溫時長為5 h時，850 ℃即可得到純凈的目標產物，但粒徑會適度增加到100 nm。從降低原料成本考慮，鈦源比例為Ti∶TiO₂=9∶1時，900 ℃即可得到無雜質的碳化鈦納米顆粒，形貌均為球形顆粒，顆粒粒徑為50～65 nm。

高鈦型高爐渣中Ca、Mg、Al元素浸出特性研究

皇甫林, 姜洋, 邱正秋, 王奎

2023, 44(4): 18-24. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.003

摘要(520) HTML (147) PDF(25)

摘要:
為了充分利用高鈦型高爐渣中的價值元素，通過對其理化性質進行分析，提出采用鹽酸水熱浸出的方式分離出高鈦型高爐渣中Ca、Mg元素，重點考察了反應條件參數對高鈦型高爐渣中元素浸出特性的影響。試驗結果顯示，隨著鹽酸濃度、鹽酸量、反應溫度和反應時間的增加，高鈦型高爐渣中Ca、Mg、Al元素浸出率均呈上升趨勢。其中，Mg、Al元素浸出率在高于95%后基本保持穩定，而Ca元素浸出率最高可接近100%。在鹽酸濃度為4 mol/L、鹽酸量為理論計算可完全溶解高鈦型高爐渣中Ca、Mg、Al元素的1.5倍、反應溫度為150 ℃、反應時間為10 h的條件下，可使高鈦型高爐渣中Ca、Mg元素完全解離，浸出殘渣中MgO、CaO含量均在1%以下，而TiO₂、SiO₂、Al₂O₃總含量則高于95%，可滿足制備多孔吸附材料的要求。該研究成果有望為高鈦型高爐渣的資源化高效利用提供數據支撐。

Al³⁺對偏鈦酸煅燒過程的影響和作用機制研究

路瑞芳, 楊芳, 劉嬋, 郝琳

2023, 44(4): 25-32. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.004

摘要(433) HTML (200) PDF(21)

摘要:
硫酸法鈦白生產工藝中，偏鈦酸經不同鹽處理和高溫煅燒后獲得適宜粒徑的金紅石二氧化鈦是制備顏料鈦白的基礎，鋁系鹽處理是目前普遍采用的鹽處理體系之一，但目前鋁鹽在煅燒過程的作用機制尚不明確。以硫酸法鈦白生產中間物料二洗偏鈦酸為原料，僅以硫酸鋁作為鹽處理劑，在馬弗爐里升溫至800～950 ℃條件下煅燒。利用XRD、SEM、HRTEM等分析手段研究了Al³⁺在煅燒過程中對TiO₂晶型轉變和粒子生長的影響。結果表明，不同鋁鹽加量以及煅燒溫度對TiO₂晶型轉變、粒子生長以及Al³⁺的存在狀態具有顯著影響。鋁鹽加量較低時，Al³⁺以取代模式摻入TiO₂晶格中，置換Ti⁴⁺，使晶胞體積變小，晶體內部鍵長變短，不利于原子重排和斷鍵過程，導致晶型轉變率降低。隨著鋁鹽加量的增加，過量的Al³⁺在TiO₂表面以Al₂O₃的形式存在，同時相同煅燒溫度下得到的銳鈦型或金紅石型TiO₂粒子粒徑減小。

石煤釩礦焙燒提釩的研究進展

宋昌溆, 葉國華, 亢選雄, 張云, 榮一陽, 項新月

2023, 44(4): 33-40. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.005

摘要(940) HTML (257) PDF(75)

摘要:
評述了石煤釩礦焙燒提釩的研究進展，探討了焙燒工藝可能的應用場景，通過實例論述了不同焙燒工藝的優勢與不足，并對石煤釩礦焙燒提釩這一領域的發展現狀、行業難點進行了總結與展望。石煤釩礦中的釩主要以類質同相形式賦存，焙燒是提釩的關鍵。傳統的焙燒工藝有鈉化焙燒、鈣化焙燒、復合添加劑焙燒和無鹽焙燒等，這些工藝比較成熟但是需要控制污染；新近提出的焙燒工藝有微波焙燒、堿熔焙燒、氯化焙燒和低溫硫酸化焙燒等，其中微波焙燒的概念提出較早，但是最近才取得明顯的理論與實踐進展，堿熔焙燒在提升釩價態這方面有較好效果，氯化焙燒和低溫硫酸化焙燒符合綠色低碳的發展理念，同時可以獲得較理想的提釩指標。

葡萄糖添加量對溶膠凝膠燃燒法制備Li₃V₂(PO₄)₃/C正極材料儲鋰性能的影響

李娜麗, 張仁杰

2023, 44(4): 41-47. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.006

摘要(356) HTML (129) PDF(11)

摘要:
通過改變葡萄糖添加量，采用改進的溶膠凝膠燃燒法成功制備出不同碳含量的亞微多孔Li₃V₂(PO₄)₃（LVP）/C復合材料。系統研究了葡萄糖添加量對LVP的結構、形貌及電化學性能的影響。添加葡萄糖雖然沒有改變LVP的晶型結構和晶格參數，但是添加了葡萄糖的樣品中出現了有利于電子傳輸和Li⁺擴散的納米針狀顆粒，且隨著葡萄糖添加量的增加，納米針狀顆粒的體積分數增加，從而提高了LVP/C正極材料的倍率性能。葡萄糖碳化生成的無定形碳均勻包覆在LVP顆粒的表面，提高了復合材料的電導率，電導率隨著葡萄糖添加量的增加而增加，但是葡萄糖添加量過多會導致碳包覆層過厚，不利于Li⁺的傳輸。得益于適當的葡萄糖添加量以及納米針狀顆粒和多孔結構，LVP/C-G15%樣品具有優異的儲鋰性能，其在10 C的高倍率下循環200次后仍可提供75.1 mAh/g的放電比容量，容量保持率高達89.0%。

Cu夾層激光熔化沉積IN625/TC4雙金屬結構過渡區組織與性能的研究

王文博, 徐諾, 徐國建, 井志成, 張國瑜, 趙雪, 項卓

2023, 44(4): 48-54. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.007

摘要(476) HTML (206) PDF(25)

摘要:
由具有優異高溫性能的IN625鎳基高溫合金和輕質高強度的TC4鈦合金構成的雙金屬結構在航空航天領域中具有廣闊的應用前景，然而，由于兩種金屬的物理化學性質差異較大，直接制造IN625/TC4雙金屬結構時，不可避免地在過渡區形成裂紋等冶金缺陷，因此IN625/TC4雙金屬結構的有效連接一直是行業研究的熱點與難點。采用激光熔化沉積技術，通過添加Cu夾層制備了無裂紋等冶金缺陷的IN625/TC4雙金屬結構，研究了其過渡區的顯微組織與力學性能。結果表明，Cu夾層激光熔化沉積IN625/TC4雙金屬結構過渡區內部的相組成主要為：γ-Ni、γ-Cu、(Cr, Mo)、Ti₂Cu、TiCu、TiNi₃、α-Ti及β-Ti；室溫拉伸結果表明，添加Cu夾層的IN625/TC4雙金屬結構的抗拉強度約為228.9 MPa，斷裂位置位于Cu/IN625過渡區附近，斷口形貌表現為準解理斷裂特性。

鈦合金VAR過程中自感電磁場對流場與偏析行為的影響

黃立清, 吳京洋, 郭杰, 樊凱, 李超, 李志宏, 李俊杰, 王錦程

2023, 44(4): 55-61. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.008

摘要(460) HTML (295) PDF(42)

摘要:
采用合金凝固的連續介質模型，模擬了鈦合金真空自耗電弧熔煉過程中溫度場、溶質場、流場、自感電磁場的演化行為。通過對比浮力單獨作用、自感電磁力單獨作用以及二者共同作用下的熔池流動及成分偏析結果，揭示了熔煉過程中熔體流動和溶質偏析的形成機理。結果表明，0.3 kA小電流熔煉時，熔池內熔體流動由浮力主導，形成側壁向下、中心向上的對流；0.73 kA大電流熔煉時，熔池內呈現由電磁力主導的反向對流，熔池最大流速為0.036 m/s；0.45 kA中等電流熔煉時，浮力和電磁力對熔體流動的作用均比較明顯，熔池內形成兩個流動方向相反的區域，且由于兩者相互競爭制約，導致熔池中最大流速達到極低值0.004 m/s。鑄錠整體宏觀成分偏析隨著熔煉電流的增加呈現先上升后下降再上升的變化規律，三階段宏觀偏析的極值分別為0.54%、0.39%與0.57%。當電磁力和浮力作用基本相當時，宏觀偏析程度最輕。

球磨時間對多孔Ti-5Cu合金微觀結構和力學性能的影響

麥萍

2023, 44(4): 62-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.009

摘要(381) HTML (121) PDF(9)

摘要:
采用機械球磨和空間占位法經真空燒結制備生物醫用多孔Ti-5Cu合金。使用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、激光粒度儀等對球磨不同時間的金屬粉末進行分析，并研究球磨時間對制備出的多孔Ti-5Cu合金微觀結構和力學性能的影響。結果表明，球磨2 h時，Ti-5Cu粉末的形貌變得扁平，其平均粒徑明顯減小。進一步增加球磨時間僅輕微降低粉末的平均粒徑。隨著球磨時間的增加，制備出的具有模擬人體骨骼各向異性孔結構的多孔Ti-5Cu合金的孔隙率逐漸減小，其彈性模量和抗壓強度先升高后下降。在研究的球磨時間范圍內，球磨2 h的金屬粉末制備出的多孔Ti-5Cu合金的彈性模量和抗壓強度最高，分別為3.79 GPa和89.00 MPa。

變形量對TA18鈦合金微觀組織和性能的影響

霍思含, 呂逍

2023, 44(4): 68-72. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.010

摘要(915) HTML (219) PDF(20)

摘要:
針對經精鍛和熱軋兩種工藝加工后的近α型TA18鈦合金棒材進行了壓縮變形量為10%、 20%、 30%、 50%和70%的壓縮試驗，之后進行了510 ℃×2 h/AC的退火處理，利用金相顯微鏡觀察并分析了壓縮變形量對TA18鈦合金微觀組織和力學性能的影響。結果表明，經過精鍛和熱軋后的TA18鈦合金棒材分別經過壓縮變形量為10%、20%和30%的壓縮試驗后均可以得到均勻的顯微組織，且精鍛棒材的力學性能與熱軋棒基本一致，在壓縮變形量為30%時壓縮強度達到最大。退火處理后，壓縮后的棒材的晶粒尺寸和分布仍相對均勻，且經過退火處理后的精鍛棒材其微觀組織更為均勻。

不同鈦源制備鈦酸鋰負極材料及其性能研究

蔣鑫玉, 馬光強, 朱芩枚, 田從學

2023, 44(4): 73-77. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.011

摘要(386) HTML (421) PDF(18)

摘要:
通過高溫固相法制備球形Li₄Ti₅O₁₂負極材料，探究了采用不同鈦源所制備的Li₄Ti₅O₁₂的性能差異。通過XRD、SEM對制備的材料進行結構及形貌的表征，同時將合成的材料進行電化學測試。結果表明，分別以納米TiO₂(P40)、工業H₂TiO₃、含鐵工業H₂TiO₃為鈦源制備的Li₄Ti₅O₁₂材料t-LTO、h-LTO、f-LTO在較低倍率0.2 C下的放電比容量分別為170.0、156.3、150.7 mAh/g，在較高倍率5 C下的放電比容量分別為91.9、93.0、26.7 mAh/g。在1 C下充放電循環100次后容量保持率分別為97.4%、97.3%、94.6%。以納米TiO₂及工業H₂TiO₃為鈦源制備得到的Li₄Ti₅O₁₂具有較好的電化學性能，因此可用較為純凈的工業H₂TiO₃為鈦源代替價格高昂的TiO₂制備Li₄Ti₅O₁₂負極材料。

低溫熔鹽中鈦鋁合金電解脫鋁的研究

徐培棟, 譚敏, 李濤, 高愛民, 辛朝陽, 劉偉, 谷少鵬

2023, 44(4): 78-84. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.012

摘要(457) HTML (218) PDF(17)

摘要:
為實現鈦鋁合金的二次回收與分離利用，以鈦鋁合金為犧牲陽極，1-丁基-3-甲基咪唑氯鋁酸鹽（BMIC-AlCl₃）作為電解液，進行鈦鋁合金的脫合金化研究。采用循環伏安曲線、動電位極化和恒電位極化對電解過程的脫合金行為進行電化學分析；使用SEM對電解前后樣品微區形貌進行表征，使用ICP-AES對電解前后鈦鋁合金樣品中的Al含量進行定量分析。結果表明，鈦鋁合金在BMIC-AlCl₃中的脫合金反應為準可逆反應，且長時間電解過程中電流保持穩定，可實現持續電解脫鋁；通過掃描電子顯微鏡發現陰極沉積層為純度較高且呈現多孔結構的金屬鋁。ICP-AES對電解前后的鈦鋁合金中Al元素含量的分析結果表明，電解后鈦鋁合金中Al元素含量相對于電解前下降10.67%。

鈦焊管長時耐腐蝕性研究

李海明, 胡星光, 李軍兆, 劉文正, 楊維軍

2023, 44(4): 85-88. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.013

摘要(369) HTML (137) PDF(7)

摘要:
模擬不同工況條件，通過宏觀尺寸檢測、金相分析、力學性能測試等，研究鈦焊管在自來水、質量分數為5%的氯化鎂水溶液、海水、體積分數為10%的硫酸溶液中長時浸泡的耐腐蝕性能。結果表明，鈦焊管在自來水、質量分數為5%的氯化鎂水溶液、海水三種溶液中浸泡長達7年，幾乎不出現腐蝕現象，腐蝕速率分別為0.333、0.466、0.466 μm/a，具備良好的耐腐蝕性能。鈦焊管在體積分數為10%的硫酸溶液中長期浸泡，會出現腐蝕現象，壁厚減薄，減薄率為2%，腐蝕速率為1.398 μm/a，耐腐蝕性能較其他三種溶液下差。該研究對鈦焊管在生活用水、制鹽、海洋工程、海水淡化等環境的應用具有重要意義。

生物質還原提釩廢渣回收有價金屬的試驗研究

高陽, 謝華清, 周密, 郭銳, 秦夢鑫, 王征宇, 代兵

2023, 44(4): 89-95. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.014

摘要(439) HTML (184) PDF(16)

摘要:
為解決提釩廢渣堆積造成的土地資源浪費、污染環境等問題，以兩種提釩廢渣為研究對象，采用生物質作為還原劑進行高溫還原試驗，對還原產物進行組分分析、物相分析等，探究吸氧比、時間、溫度對還原過程、產物金屬化率的影響。結果表明，水浸提釩廢渣在吸氧比為4、還原溫度為1450 ℃、還原時間為2 h的條件下，鐵金屬化率可達到58.67%；沉釩廢渣在吸氧比為1.75、還原溫度為1550 ℃、還原時間為4 h的條件下，鉻金屬化率可達到99.19%。將兩種提釩廢渣混合，進行了生物質高溫還原制備鉻鐵合金的初步試驗驗證，對在吸氧比4、還原時間3 h、反應溫度1550 ℃條件下所得的還原產物進行熔分，合金中鉻含量為61.51%，鐵含量為31.05%，元素含量滿足FeCr65C4.0牌號合金的國家標準要求。

不同粒徑氣淬鋼渣磨料的性能研究

李碩, 邢宏偉, 劉超, 林文龍, 張偉, 谷少鵬, 王輝, 裴晶晶

2023, 44(4): 96-102. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.015

摘要(353) HTML (133) PDF(11)

摘要:
以固態鋼渣為原料，經電弧爐高溫重熔后，采用氣淬法制備了不同粒徑的鋼渣。對比不同粒徑氣淬鋼渣在物相組成、顯微結構、表觀密度、形貌特征以及硬度方面的異同，并分析氣淬鋼渣用作噴砂磨料的可行性，選擇磨料性能較好的氣淬鋼渣進行噴砂試驗。結果表明，不同粒徑氣淬鋼渣的物相組成基本一致，主要為硅酸鈣相和方鎂石相；表觀密度隨著粒徑增大而減小，均符合非金屬磨料的密度標準；五個粒徑的氣淬鋼渣維氏硬度（HV）平均值均超過588，適合用作噴砂磨料。綜合考慮不同粒徑下氣淬鋼渣磨料的性能和噴砂效果，0.5～1.0 mm的氣淬鋼渣最適合用作噴砂磨料。

鈦石膏-鈦礦渣低熟料水泥水化反應研究

蔣勇, 蘇姚彬, 高瑞, 吳茂杰, 蔣贇, 焦曉飛

2023, 44(4): 103-111. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.016

摘要(557) HTML (167) PDF(13)

摘要:
為了探究利用鈦石膏和鈦礦渣制備低熟料水泥的可行性，研究其水化特性。采用鈦石膏、鈦礦渣、水泥熟料為主要原料，并用硅酸鈉做為激發劑，配制10組低熟料水泥。對各組的抗壓強度、軟化系數、收縮率進行了測試，采用水化熱分析、TG-DSC、XRD和SEM等測試方法對水化過程和水化產物進行了研究。結果表明，適當增加鈦礦渣或水泥熟料的摻量可以提升水泥的抗壓強度和軟化系數，并能減小水泥的收縮。硅酸鈉可以顯著激發水泥的水化反應活性，促使生成更多的C-S(A)-H、AFt、CH等水化產物，從而提高抗壓強度和軟化系數，但過量摻入硅酸鈉會造成收縮率增加。當鈦石膏、鈦礦渣、熟料和硅酸鈉的比例為30∶55∶15∶8時，養護56 d的抗壓強度達到51.3 MPa，軟化系數為0.74，表現出了較好的力學性能和耐水性。

提高攀西選鈦過程中硫精礦回收率的實驗室研究

王洪彬, 史章良, 趙開樂, 楊耀輝, 羅榮飛

2023, 44(4): 112-116. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.017

摘要(359) HTML (140) PDF(13)

摘要:
針對攀西地區某選鈦浮選斜板沉砂采用常規“先浮硫再硫鈷富集”工藝及常規藥劑“丁基黃藥+2^#油”回收硫化物時，硫鈷回收率低、不利于后續硫鈷浮選分離等問題，采用“一粗兩掃三精”浮選流程，并添加微細粒硫鈷礦物高效輔助捕收劑EMC-50、起泡劑EMP-02和抑制劑EM515等進行了實驗室優化研究。試驗表明，添加新藥劑后能獲得產率2.00%、S品位36.37%、Co品位0.36%、S回收率83.53%的硫精礦，硫精礦的回收率較當前采用常規藥劑的提高了3.21個百分點，單位硫精礦藥劑成本降低111元/t。新藥劑的使用將有利于提高攀西硫精礦的綜合利用價值。

預制鐵酸鈣技術對釩鈦磁鐵礦燒結行為的影響

謝皓, 李剛, 呂學偉, 孫小東, 何海熙

2023, 44(4): 117-124. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.018

摘要(517) HTML (195) PDF(17)

摘要:
針對釩鈦磁鐵礦在燒結過程中的成品率低、強度差、能耗高等問題，提出了預制鐵酸鈣燒結新技術，并通過壓塊焙燒試驗和熱分析測試揭示該技術的可行性及理論依據。結果表明，隨著預制鐵酸鈣替代生石灰比例增加，焙燒產物微觀形貌由粒狀結構向熔蝕結構轉變，四元復合鐵酸鈣（SFCA）含量增加，鈣鈦礦含量降低，有利于焙燒過程的液相生成，燒結孔洞熔合程度增大，平均孔隙率從42.9%下降到36.2%，促進基體的致密化。升溫過程中鐵酸鈣液相的生成可分為三個反應，根據生成溫度由低到高依次為CF+CF₂→L的共熔反應，SFCA-I及SFCA的熔化分解反應；預制鐵酸鈣的加入可降低初始液相的產生溫度，整體提高燒結液相量，提高比例約9%；預制鐵酸鈣技術可促進鐵氧化物向初始液相中熔解，增加鐵酸鈣含量，促進固-液同化反應。

電磁連鑄過程FTSR結晶器多相傳輸行為的研究

許琳, 裴群武, 李陽, 韓澤峰, 楊碩, 王建宇

2023, 44(4): 125-134. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.019

摘要(424) HTML (148) PDF(6)

摘要:
為研究薄板坯連鑄全幅一段電磁制動冶金效果，以漏斗形FTSR結晶器為研究對象，利用建立的三維多場數學模型，模擬全幅一段電磁制動作用下電磁參數變化對FTSR結晶器鋼液流動、傳熱凝固及夾雜物遷移行為的影響。結果表明，施加全幅一段電磁制動后，結晶器內鋼液溫度分布的均勻性提高，鋼液流股對熔池的穿透深度減小，這不僅利于下回流鋼液夾帶的夾雜物上浮去除，還促使上回流鋼液將熱量輸送到彎月面區，避免彎月面處熔渣凝固而形成渣圈。此外，通過適當增加磁感應強度，可降低鋼液表面流速，控制上吐出孔處液面波動。當磁感應強度達到0.3 T時，鋼液表面最大流速降低至0.27 m/s，上吐出孔處液面峰值降低至7.3 mm。

高磁感取向硅鋼高溫力學性能與熱加工性能

時朋召, 李江波, 喬家龍, 郭飛虎, 仇圣桃

2023, 44(4): 135-141. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.020

摘要(491) HTML (198) PDF(14)

摘要:
采用Gleeble3800熱模擬試驗機對高磁感取向硅鋼鑄坯進行高溫拉伸和高溫壓縮試驗，研究溫度對高磁感取向硅鋼的高溫力學性能（抗拉強度和斷面收縮率）的影響關系，同時研究了高磁感取向硅鋼的熱加工性能。結果表明，高磁感取向硅鋼的第Ⅰ脆性區溫度為熔點～1200 ℃，第Ⅲ脆性區溫度為750 ℃附近，不存在第Ⅱ脆性區；750 ℃試樣斷裂機制為沿晶脆性，且在斷口處存在Al、Si等的氧化夾雜物；當形變量和溫度一定的情況下，試樣隨應變速率增大，變形抗力大幅提高。

GH5188合金塑性加工過程組織演變規律研究

郭續龍, 蔣世川, 戚慧琳, 付建輝

2023, 44(4): 142-148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.021

摘要(478) HTML (164) PDF(17)

摘要:
利用Gleeble-3800熱模擬試驗機對GH5188高溫合金進行了熱變形行為及組織傳遞規律研究，在等溫壓縮試驗中，獲得了變形溫度在980～1230 ℃，應變速率0.01～10 s^?1，變形量10%～70%范圍內GH5188高溫合金的應力值，探究了不同溫度和應變速率條件下的應力變化規律，建立了GH5188合金的本構關系模型，提出了優化的鍛造工藝參數。結果表明，變形溫度越高，流變應力越低，應變速率越大，流變應力越大；合金變形量不超過70%，鍛造溫度不超過1230 ℃，在1080～1180 ℃溫度區間進行多次鐓拔時，能夠實現鑄態組織的破碎細化；隨著變形量的增加，在保溫過程中合金更容易達到完全再結晶狀態，且晶粒尺寸細化，然而，在持續保溫過程中，晶粒尺寸則會逐漸長大。

不同釩、氮含量對Nb-V微合金化高強抗震鋼筋組織和性能的影響

路潔, 蘇其響, 黃吉祥, 張歡歡, 雷霆, 陰樹標, 馬正洪

2023, 44(4): 149-157. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.022

摘要(604) HTML (165) PDF(24)

摘要:
釩和氮可有效提高Nb-V微合金化高強抗震鋼筋的綜合性能。采用金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、力學試驗機等對三種不同釩、氮含量的Nb-V微合金化高強抗震鋼筋的顯微組織進行表征和測試。結果表明，三種試驗鋼的最終顯微組織均為鐵素體+珠光體+少量貝氏體。隨著試驗鋼中釩、氮含量增加，其鐵素體晶粒尺寸減小，珠光體片層間距逐漸細化。析出相NbV（C，N）隨釩、氮含量的增加，沉淀析出的第二相顆粒體積分數增大，顆粒尺寸減小。試驗鋼斷口形貌均為韌窩斷裂，隨著釩、氮含量增加，其韌窩加深，口徑變大。在力學性能方面，抗拉強度逐漸升高，屈服強度和硬度略微下降而后增強。

鐵基材料在生物可降解血管支架領域的研究進展

許雅南, 王偉強, 楊帥康, 王軼農

2023, 44(4): 158-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.023

摘要(997) HTML (183) PDF(72)

摘要:
鐵基可降解金屬材料是最有潛力替代永久性血管支架的材料之一，降解速率慢是制約其發展的主要原因。對可降解鐵基血管支架材料近年來的研究進行了梳理、總結和展望，發現眾多研究者通過調整其微觀組織結構、表面處理、合金化、和“復合”材料設計等方式對其生物相容性、腐蝕降解行為、機械性能和磁性能等方面進行了優化，以期設計理想鐵基可降解血管支架材料。然而，單一的微觀組織結構調整，雖然保證了純鐵的生物相容性，但對降解性能的提升有限；通過特殊的表面處理技術，也可以提高純鐵近表區域的腐蝕速率，但是難以優化基體的腐蝕性能；合金化可以均勻地提高材料的綜合性能，但是單一合金化的方式所制備的合金和理想血管支架的性能要求仍然有差距。認為在合金化的基礎上進行“復合”材料設計，可以更好地優化材料的綜合性能。

汽車底盤用高強度復相鋼HR680/800CP的開發與應用

譚大慶, 周莉, 賈國翔, 曹曉恩, 文才君, 薛仁杰

2023, 44(4): 167-172. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.024

摘要(480) HTML (170) PDF(14)

摘要:
順應汽車輕量化發展需求，綜合考慮汽車底盤結構件成型工藝特點，采用低C-Si-Mn-Nb-Ti-Mo復合成分體系設計實現良好焊接性能、第二相析出強化效果及促進中溫貝氏體相變。通過理論計算制定熱軋控軋控冷工藝，按照精軋終軋溫度890 ℃、卷取溫度570 ℃及前段3/4層流冷卻模式，實現奧氏體區軋制穩定性、主要發生貝氏體相變，成功開發了鐵素體/貝氏體為主、屈服強度769 MPa、抗拉強度840 MPa、延伸率17.92%、擴孔率高達110%、具有良好凸緣翻邊和擴孔性能的高強度復相鋼HR680/800CP，并成功應用于某車型底盤控制臂和新能源電池包支架。

鎳基高溫合金GH4065A的熱變形行為及組織演變規律研究

稅烺, 付建輝

2023, 44(4): 173-182. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.025

摘要(538) HTML (190) PDF(33)

摘要:
運用熱力壓縮試驗設備對取自工業三聯工藝(VIM+ESR+VAR)鑄錠并完成均勻化的GH4065A樣品進行試驗。結果揭示了熱加工工藝參數變形溫度、應變速率和工程應變量對GH4065A流變應力的影響，并通過試驗數據建立起GH4065A 50%工程應變量下的本構方程。在此基礎上，通過試驗數據繪制了GH4065A的熱加工圖和失穩判據圖，明確了其穩定變形的加工區間。通過對變形組織演變規律的研究，明確了γ’相析出范圍、未再結晶工藝條件、部分再結晶工藝條件、完全再結晶工藝條件，并繪制了GH4065A的再結晶圖。

中碳車輪鋼中MnS-Al₂O₃復合夾雜物的研究

丁小明, 李濤, 郭曉培, 莊欠玉, 劉愷

2023, 44(4): 183-189. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.026

摘要(380) HTML (237) PDF(22)

摘要:
高速車輪鋼中的MnS-Al₂O₃復合夾雜物能夠降低Al₂O₃夾雜物對于車輪鋼疲勞性能的危害。通過檢測實驗室制備的車輪鋼，確定了車輪鋼中存在MnS夾雜物、Al₂O₃夾雜物和MnS-Al₂O₃復合夾雜物。采用酸溶法提取Al₂O₃夾雜物，根據XRD檢測結果確定鋼中Al₂O₃夾雜物的晶體類型為α-Al₂O₃。通過非水溶液電解法提取了鋼中的復合夾雜物，并檢測MnS-Al₂O₃復合夾雜物的形貌。根據鋼的成分進行熱力學計算，分析試驗鋼的固相線和液相線溫度和夾雜物析出溫度的關系，表明車輪鋼中Al₂O₃夾雜物能夠為MnS的析出提供形核條件。最后，通過計算MnS-Al₂O₃復合夾雜物界面兩相的晶面錯配度，說明了MnS的(100)面在Al₂O₃ (0001)面上可以有效形核析出。這為鋼中形成MnS-Al₂O₃復合夾雜物，降低Al₂O₃夾雜物危害提供了一定的理論基礎。

釩微合金化汽車用鑄造鎂合金的組織與性能

高亞男, 鄭鐳, 張全逾

2023, 44(4): 190-195. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.027

摘要(350) HTML (134) PDF(10)

摘要:
為了研究釩微合金化汽車用鑄造鎂合金的顯微組織、耐磨損性能和耐腐蝕性能，在鑄造Mg-9Al-1Zn鎂合金中添加了不同含量的合金元素釩，并進行了試驗合金顯微組織、力學性能、耐磨損性能和耐腐蝕性能的測試與對比分析。結果表明，合金元素釩可以有效細化合金內部組織，提高合金的耐磨損性能和耐腐蝕性能。隨釩含量由0逐漸增加到0.4%時，試驗合金的耐磨損性能和耐腐蝕性能均提高，進一步將釩含量增加到0.5%，則兩種性能均開始下降。同不含釩的Mg-9Al-1Zn鎂合金相比，當在Mg-9Al-1Zn鎂合金中添加0.4%合金元素釩時，合金的磨損體積減小了12.7×10^?3mm³，減小幅度達29.8%；腐蝕電位正移了0.107 V，正移幅度達到12.2%；抗拉強度、屈服強度和斷后伸長率分別增大58、58 MPa、3.3%，增大幅度分別為20.9%、36.0%、40.2%。Mg-9Al-1Zn-V鎂合金的合金元素釩含量優選為0.4%。

基于機器學習的0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼流變應力預測研究

趙禮棟, 張又銘, 張繼林, 竇建明, 姚家寶

2023, 44(4): 196-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.04.028

摘要(385) HTML (177) PDF(8)

摘要:
以0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼為例，提出一種基于粒子群優化BP神經網絡預測流變應力的新模型。以常溫下的準靜態（0.001 s^?1）壓縮試驗數據、四種溫度（25、350、500、300 ℃）和六種應變率（750、1500、2 000、2600、3500、4500 s^?1）的沖擊試驗數據為基礎，構建了 0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼流變應力的隨機森林預測模型、粒子群優化隨機森林預測模型、Back Propagation（BP）神經網絡預測模型以及粒子群優化BP神經網絡預測模型，采用統計學的決定系數（R²）、平均絕對誤差（MAE）、均方差（MSE）和均方誤差平方根（RMSE）四個指標分析評價上述四種模型，得出四種模型預測的綜合性能依次是粒子群優化BP神經網絡模型、BP神經網絡模型、粒子群優化隨機森林模型、隨機森林模型。粒子群優化BP神經網絡模型決定系數R²=0.9997、平均絕對誤差MAE=1.5773、均方差MSE=5.5053和均方誤差平方根RMSE=2.3463，該模型能夠很好預測 0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼流變應力。

留言板

2023年第44卷第4期

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