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李蘭杰, 常福增, 劉靜, 張娜, 張?zhí)K新, 王海旭

2024, 45(2): 1-6. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.001

摘要(619) HTML (170) PDF(81)

摘要:
以高純V₂O₅粉末為原料，C粉末為還原劑，對(duì)碳熱還原制備金屬釩過程進(jìn)行研究，重點(diǎn)討論了配碳量、溫度、真空度和還原時(shí)間對(duì)釩中間體和精煉提純過程的影響。結(jié)果表明，V₂O₅為逐級(jí)還原，存在直接和間接還原。配碳比32%，還原溫度控制在1350 ℃，保溫時(shí)間為120 min時(shí)，得到的粗釩固溶體相以<VO，V₂C>為主，釩含量為84%左右。精煉提純條件為溫度1680 ℃，碳氧比1.02，真空度在0.1 Pa以下時(shí)，能得到延展性金屬釩產(chǎn)品，純度達(dá)到99.04%。

超細(xì)納米磷酸釩鐵鈉的制備及儲(chǔ)鈉性能研究

滕艾均, 袁欣然, 張東彬, 辛亞男, 劉天豪, 韓慧果, 杜光超

2024, 45(2): 7-12. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.002

摘要(461) HTML (188) PDF(39)

摘要:
基于釩基聚陰離子化合物價(jià)格昂貴、顆粒粒度大、導(dǎo)電性差等問題，利用摻雜鐵元素來部分替代釩元素，實(shí)現(xiàn)新型磷酸釩鐵鈉材料的制備。通過XRD、SEM、UV-vis、激光粒度、BET等表征手段，分析了磷酸釩鐵鈉的物相信息和儲(chǔ)鈉性能。研究結(jié)果表明，F(xiàn)e元素的引入不僅實(shí)現(xiàn)了材料成本的降低，同時(shí)使得所制備的磷酸釩鐵鈉相比于磷酸釩鈉具有更小的粒徑、更大的比表面積和更優(yōu)的電導(dǎo)率。其比表面積為46.5 m²/g，優(yōu)于磷酸釩鈉的16.3 m²/g，壓實(shí)密度達(dá)到1.85 g/cm³，高于磷酸釩鈉的1.79 g/cm³。同時(shí)，磷酸釩鐵鈉表現(xiàn)出更高的儲(chǔ)能性能。在1 mA/g電流密度條件下，磷酸釩鐵鈉的放電比容量達(dá)到99.1 mAh/g，大于相同放電電流密度下磷酸釩鈉的91.9 mAh/g。同時(shí)，10次循環(huán)后仍能保持85.3 mAh/g的放電比容量（相同情況下，磷酸釩鈉的放電比容量為79.9 mAh/g），表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

鋁灰還原富釩渣制備釩鐵合金的研究

楊志飛, 陳敏, 張靈犀

2024, 45(2): 13-19. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.003

摘要(593) HTML (132) PDF(23)

摘要:
為解決釩鐵合金制備成本高和有價(jià)金屬收得率低等問題，提出以鋁灰作還原劑直接還原富釩渣制備釩鐵合金的新思路，研究了不同還原條件對(duì)鋁灰還原富釩渣過程中有價(jià)金屬收得率的影響。結(jié)果表明，還原溫度由1773 K升高至1873 K，F(xiàn)e收得率由51.8%增加至95.6%；Mn收得率由16.7%增加至84.2%；Cr收得率由2.5%增加至87.9%；V收得率由0.5%增加至91.8%。二元堿度由1.0升高至1.5，F(xiàn)e、Cr、Mn、V的收得率分別由72.5%、51.7%、35.8%、11.4%增加至95.6%、84.2%、87.9%、91.8%。最佳還原條件下（溫度1873 K，二元堿度1.5，還原時(shí)間30 min）制備的釩鐵合金中Fe和V的金屬品位分別為28.18%和35.01%，合金產(chǎn)品中V/Fe的質(zhì)量比為1.24。

鈦渣熔鹽氯化用熔鹽體系物相及物性研究

徐健淋, 何藝霖, 馬占山, 龐忠亞, 田豐, 張學(xué)強(qiáng), 鄒星禮, 朱福興

2024, 45(2): 20-27. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.004

摘要(558) HTML (145) PDF(32)

摘要:
熔鹽氯化法是針對(duì)高鈣鎂鈦渣物料而開發(fā)的一種四氯化鈦制備技術(shù)，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)氯化爐組分控制不當(dāng)時(shí)熔鹽會(huì)發(fā)生嚴(yán)重泡沫化，甚至出現(xiàn)影響生產(chǎn)的噴鹽等現(xiàn)象。對(duì)此，采用XRD、SEM&EDS、DSC-TGA等方法對(duì)正常鹽和泡沫鹽的成分、物相及物性進(jìn)行深入研究。結(jié)果表明，泡沫鹽中的氧含量以及水不溶固相物遠(yuǎn)高于正常鹽，固相多以Na₂Al_0.5Fe_9.5O₁₅、Mg_1.6Ti_1.1O₄等復(fù)合氧化物形式存在。泡沫鹽在300～1280 ℃的失重率為48.71%，較正常鹽低13.73%，熔點(diǎn)呈增大趨勢(shì)。泡沫鹽中氧含量較正常鹽高約10%，經(jīng)高溫?fù)]發(fā)后殘余物為富含鐵、鎂、鋁、硅、鈣、氧等元素的不規(guī)則顆粒團(tuán)聚體，而正常鹽的殘余物則為鐵、鎂和氧元素均勻分布的致密體。阿基米德法無法滿足含固相物的正常鹽和泡沫鹽密度測(cè)定，但可采用體積密度法進(jìn)行測(cè)定，兩者密度分別為2.02 g/cm³和1.77 g/cm³。

中空電極鈦渣電弧爐內(nèi)電弧特性的模擬

劉泉, 管小平, 肖軍, 楊寧

2024, 45(2): 28-34. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.005

摘要(456) HTML (150) PDF(32)

摘要:
鈦渣電弧爐內(nèi)電弧特性對(duì)爐料融化以及還原過程具有重要影響。采用流體力學(xué)耦合電磁場(chǎng)的方法，建立了鈦渣電弧爐內(nèi)電弧區(qū)域的數(shù)學(xué)模型，對(duì)電弧區(qū)內(nèi)的多物理場(chǎng)進(jìn)行了模擬，研究了中空電極對(duì)電弧區(qū)域內(nèi)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)及電磁場(chǎng)的影響，并對(duì)比分析了實(shí)心電極與中空電極的差異。結(jié)果表明，與實(shí)心電極相比，中空電極的溫度場(chǎng)仍呈“鐘罩型”分布，但由于洛倫茲力和壓力導(dǎo)致中空區(qū)域附近出現(xiàn)較大的負(fù)速度，阻礙了中空電極處的進(jìn)料。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，中空電極內(nèi)徑的大小會(huì)影響電弧區(qū)域電流密度分布，繼而決定了洛倫茲力和壓力的分布特征，揭示了中空電極對(duì)電弧特性的影響機(jī)制。

鈦白粉表面結(jié)構(gòu)與水分散性間的構(gòu)效關(guān)系研究

全遠(yuǎn)霞, 向泉錦, 全學(xué)軍, 柯良輝, 李禮

2024, 45(2): 35-41. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.006

摘要(432) HTML (158) PDF(26)

摘要:
鈦白粉初品的水潤(rùn)濕分散性對(duì)無機(jī)包膜以及應(yīng)用性能至關(guān)重要。以鋅鹽和鋁鹽處理的鈦白初品為研究對(duì)象，研究鈦白初品表面結(jié)構(gòu)與水潤(rùn)濕分散性之間的關(guān)系。結(jié)果表明，采用鋅鹽處理劑獲得的鈦白初品球形度好、粒度小，鋁鹽處理的鈦白初品呈長(zhǎng)條狀，具有更豐富的表面羥基、更高的表面能以及更厚的雙電層結(jié)構(gòu)。此外，在分散劑加量為0.2%，TiO₂濃度為700 g/L時(shí)，鋅鹽初品漿料黏度946 mPa·s，Zeta電位為?23.3 mV，鋁鹽初品漿料黏度512 mPa·s，Zeta電位為-31.2 mV。表明鋁鹽初品的漿料黏度更低，分散性更好，水潤(rùn)濕分散性更優(yōu)異。對(duì)不同鹽處理鈦白初品表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，建立表面結(jié)構(gòu)與水分散性之間的構(gòu)效關(guān)系，為開發(fā)高端鈦白粉提供借鑒和思路。

耐600 ℃及以上高溫鈦合金研究進(jìn)展

王冰, 相志磊, 周宗熠, 申高亮, 黃景存, 韓竟俞, 王安東, 陳子勇

2024, 45(2): 42-50, 71. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.007

摘要(2215) HTML (353) PDF(265)

摘要:
概述了國內(nèi)外耐600 ℃及以上高溫鈦合金的研究現(xiàn)狀，在總結(jié)英國IMI834、美國Ti-1100、俄羅斯BT36、中國Ti60、TG6、Ti600、Ti65、Ti750等合金組成及性能的基礎(chǔ)上，指出了制約高溫鈦合金發(fā)展的主要瓶頸，并針對(duì)目前的研究現(xiàn)狀，提出了一些可供借鑒的解決辦法。從提高高溫鈦合金的熱穩(wěn)定性、熱強(qiáng)性和高溫蠕變強(qiáng)度的角度對(duì)制備Ti基復(fù)合材料、優(yōu)化合金成分、優(yōu)化熱加工工藝調(diào)控組織、控制α₂相的尺寸、數(shù)量、體積分?jǐn)?shù)和形態(tài)等方面進(jìn)行了未來展望，為高性能高溫鈦合金的研制提供了理論基礎(chǔ)和參考作用。

BiVO₄/GO納米復(fù)合材料制備及其光催化性能研究

王麗, 師兆忠, 崔偉娜, 周華, 占桂榮, 劉進(jìn)

2024, 45(2): 51-57. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.008

摘要(336) HTML (183) PDF(15)

摘要:
釩酸鉍（BiVO₄）因其便宜易得、制備條件溫和簡(jiǎn)單、窄帶隙（～2.4 eV）、突出的光響應(yīng)能力和優(yōu)異的穩(wěn)定性而在光催化領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。以硝酸鉍和偏釩酸銨為原料，采用水熱法成功制備了魚骨狀釩酸鉍/石墨烯（BiVO₄ /GO）復(fù)合光催化材料，通過X射線粉末衍射、掃描電鏡、透射電鏡對(duì)復(fù)合光催化材料結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，并考察其模擬太陽光下對(duì)阿昔洛韋（AC）的降解活性。掃描電鏡和透射電鏡照片顯示，釩酸鉍（BiVO₄）為獨(dú)特的魚骨狀結(jié)構(gòu)，GO片層穿插其間，將BiVO₄納米結(jié)構(gòu)很好地連接起來。GO的加入改變了BiVO₄原有的純單斜白鎢礦結(jié)構(gòu)。BiVO₄ /GO（BG-3）對(duì)AC的降解效率高達(dá)97.23%，循環(huán)使用5次后降解效率還可以達(dá)到87.15%，說明該催化劑具有良好的循環(huán)使用活性。采用Langmuir -Hinshelwood( L-H)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型方程擬合催化降解過程，相關(guān)系數(shù)R²均大于0.99，說明L-H一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型方程非常適合于擬合該催化動(dòng)力學(xué)過程。

熱處理工藝對(duì)變形TiAl板材組織和性能影響

郭杰, 滕艾均, 黃召闊, 鐘勇, 楊柳

2024, 45(2): 58-62. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.009

摘要(324) HTML (159) PDF(20)

摘要:
TiAl基金屬間化合物因具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度和優(yōu)異的高溫性能等特點(diǎn)而受到國內(nèi)外研究的廣泛關(guān)注，并應(yīng)用于航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域，但由于其本身的特征，以至于在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中受到了很大的限制。采用在不同相區(qū)進(jìn)行熱處理工藝制度的探索，通過選取合適的熱處理工藝，結(jié)合室溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能分析，隨著熱處理溫度的升高，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度逐漸增加，在α+β相區(qū)進(jìn)行熱處理具有最優(yōu)的延伸率，進(jìn)一步結(jié)合室溫和高溫的顯微組織和斷口形貌進(jìn)行了觀察分析，確定其裂紋擴(kuò)展方式和斷裂機(jī)制，最終根據(jù)結(jié)果表明固溶溫度為1370 ℃的熱處理工藝下達(dá)到最優(yōu)力學(xué)性能。

室溫高應(yīng)變率下鈦合金TA31流動(dòng)應(yīng)力響應(yīng)行為及本構(gòu)模型研究

賈海深, 郭文靜, 趙禮棟, 張繼林, 馬田驕, 張維

2024, 45(2): 63-71. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.010

摘要(415) HTML (160) PDF(14)

摘要:
室溫下，通過UTM5305萬能試驗(yàn)機(jī)、ALT1000剖分式Hopkinson壓桿裝置，對(duì)鈦合金TA31進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)壓縮、動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)。基于試驗(yàn)獲得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，探討了其應(yīng)變硬化效應(yīng)、應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)和絕熱溫升軟化效應(yīng)。依據(jù)鈦合金TA31所呈現(xiàn)的流動(dòng)應(yīng)力響應(yīng)行為特征，建立了一種新型J-C本構(gòu)模型，該模型考慮了應(yīng)變、應(yīng)變率間的耦合作用和絕熱溫升對(duì)其流動(dòng)應(yīng)力的影響。將本構(gòu)模型計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析，并借助相關(guān)系數(shù)（R）、平均相對(duì)誤差（AARE）兩個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，評(píng)估了所建立的本構(gòu)模型預(yù)測(cè)精度。R和AARE分別為0.9887、0.63%，結(jié)果表明，所建立的新型J-C本構(gòu)模型能夠較準(zhǔn)確地描述鈦合金TA31的流動(dòng)應(yīng)力響應(yīng)行為。

釩酸鉍基復(fù)合光催化劑的制備及性能研究

劉景景

2024, 45(2): 72-78, 124. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.011

摘要(355) HTML (180) PDF(14)

摘要:
以硝酸鉍、偏釩酸銨、氯化鉀和硅藻土為原料，采用液相沉淀法原位制備了二元BiOCl/BiVO₄以及三元BiOCl/BiVO₄/硅藻土光催化劑，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了物相結(jié)構(gòu)和光催化性能表征。結(jié)果表明，二元BiOCl/BiVO₄為單斜BiVO₄和BiOCl混合相，三元BiOCl/BiVO₄/硅藻土為單斜BiVO₄、BiOCl和SiO₂混合相，升高煅燒溫度能夠促使BiVO₄轉(zhuǎn)化為BiOCl。兩種復(fù)合材料對(duì)羅丹明B的光降解率均比純相BiVO₄有較大幅度的提升，樣品煅燒溫度為450 ℃時(shí)性能最佳。BiOCl/BiVO₄在1.5 h時(shí)的光降解率為99.05%，BiOCl/BiVO₄/硅藻土在2.5 h時(shí)的光降解率為100%，分別是相同條件下純相BiVO₄的3.05和2.68倍。復(fù)合材料光催化活性提高可歸因于BiOCl與BiVO₄之間形成的p-n異質(zhì)結(jié)以及BiOCl特殊的層狀結(jié)構(gòu)，提升了材料對(duì)羅丹明B的吸附性能，有效抑制了電子-空穴對(duì)的復(fù)合，加速了載流子的分離和傳輸，在環(huán)境凈化方面具有潛在的應(yīng)用前景。

冷軋鈦絕熱剪切帶演變和機(jī)理研究

邱星宇, 李燁超, 方紅梅, 曹麗麗, 張亞, 楊登科

2024, 45(2): 79-84. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.012

摘要(429) HTML (192) PDF(33)

摘要:
對(duì)冷軋條件下鈦絕熱剪切帶形態(tài)、顯微硬度、局部剪切應(yīng)變和局部溫度增量的演變進(jìn)行了系統(tǒng)研究和估計(jì)，揭示了冷軋鈦絕熱剪切帶的演化規(guī)律和機(jī)理。結(jié)果表明，冷軋變形量從50%增至83%，冷軋鈦板邊緣首先形成變形區(qū)，在變形區(qū)內(nèi)形成與軋制方向呈40 °的局部剪切帶，剪切帶寬約25 μm。在剪切帶中心觀察到尺寸范圍為20～160 nm的細(xì)小納米晶粒，平均尺寸約為70 nm。顯微硬度測(cè)試表明剪切帶內(nèi)的硬度明顯高于周圍基體。計(jì)算得到的剪切帶內(nèi)的剪切應(yīng)變和最大溫度增量遠(yuǎn)高于整體變形樣品。局部化剪切帶起源于微觀結(jié)構(gòu)的幾何失穩(wěn)而不是熱擾動(dòng)。

廢釩系催化劑回收利用技術(shù)路徑分析及選擇

趙備備, 李蘭杰, 祁健, 馬瑞峰, 王海龍, 趙亮

2024, 45(2): 85-93. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.013

摘要(976) HTML (237) PDF(59)

摘要:
在推進(jìn)制造業(yè)綠色化發(fā)展過程中，廢釩系催化劑的綜合回收利用有著廣闊的發(fā)展前景，是實(shí)現(xiàn)釩產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的迫切需求，探究低污染、低能耗、短流程、高效益、全回收、適于大規(guī)模運(yùn)用的新工藝是廢釩系催化劑回收利用技術(shù)的發(fā)展方向。通過分析現(xiàn)有廢釩觸媒和廢釩鈦系脫硝催化劑回收利用的主要方法、原理、途徑及優(yōu)缺點(diǎn)，可知目前研究工作的重點(diǎn)還是在降低工藝成本、簡(jiǎn)化工藝流程的前提下盡可能減少二次污染的產(chǎn)生，并進(jìn)一步提高金屬回收效率。機(jī)械預(yù)處理、先進(jìn)的氧化工藝和選擇性浸出等新技術(shù)值得進(jìn)一步研究。基于承鋼公司現(xiàn)有提釩鈦工藝與設(shè)備，對(duì)廢釩觸媒和廢釩鈦系脫硝催化劑回收利用釩、鈦等有價(jià)金屬元素進(jìn)行研究，并結(jié)合環(huán)保政策及建設(shè)成本等因素，提出了適宜的廢釩系催化劑回收利用技術(shù)路線。

亞氯酸鈉對(duì)鈦鐵礦的表面改性及浮選行為的影響

張?jiān)?/a>, 葉國華, 胡渝杰, 項(xiàng)新月, 榮一陽, 宋昌溆

2024, 45(2): 94-101. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.014

摘要(349) HTML (129) PDF(14)

摘要:
采用亞氯酸鈉對(duì)鈦鐵礦進(jìn)行表面改性以增強(qiáng)捕收劑的吸附效果。首先從微浮選試驗(yàn)與Zeta電位角度研究了亞氯酸鈉改性鈦鐵礦的機(jī)理，結(jié)果表明，在油酸鈉體系下，經(jīng)過亞氯酸鈉改性后，鈦鐵礦的回收率有大幅度提升，并在油酸鈉濃度1.54×10^?4 mol/L、亞氯酸鈉濃度80 mg/L、pH=8時(shí)達(dá)到最佳值，為80.67%。在pH 5～10時(shí)，在亞氯酸鈉和油酸鈉同時(shí)作用下，鈦鐵礦Zeta電位比僅添加油酸鈉時(shí)更趨向于負(fù)值，表明油酸鈉在鈦鐵礦表面吸附量增加。然后以TiO₂品位為5.83%的鈦鐵礦實(shí)際礦石為研究對(duì)象，通過響應(yīng)曲面法分析了水玻璃、油酸鈉、亞氯酸鈉之間的交互作用對(duì)鈦鐵礦浮選過程的影響，并優(yōu)化了藥劑制度，在藥劑用量為水玻璃160 g/t、油酸鈉110 g/t、亞氯酸鈉220 g/t的條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，可得鈦精礦中TiO₂品位和回收率為33.92%和86.30%，所得結(jié)果與模擬的預(yù)測(cè)結(jié)果接近，表明響應(yīng)模型具有較高的可靠性。最后通過閉路試驗(yàn)得到鈦精礦品位為48.24%，回收率為62.55%的良好指標(biāo)。

紅格釩鈦磁鐵礦中鐵、鉻的賦存狀態(tài)研究

王利珍, 姜楚靈, 朱家祥, 陽華玲, 易巒

2024, 45(2): 102-107. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.015

摘要(449) HTML (258) PDF(33)

摘要:
通過化學(xué)多元素分析、物相分析、X射線衍射分析、光學(xué)顯微鏡和MLA等多種現(xiàn)代測(cè)試手段對(duì)攀枝花紅格高鉻型釩鈦磁鐵礦的化學(xué)組成、礦物種類及含量、含鉻礦物的能譜微區(qū)成分分析-平衡概算-產(chǎn)出形式、鈦磁鐵礦的粒度及解離度等方面進(jìn)行詳細(xì)研究，查清了鉻的分布狀態(tài)及其富集趨勢(shì)和鐵精礦的理論指標(biāo)，綜合分析了磨礦細(xì)度及其對(duì)應(yīng)鐵精礦的理想指標(biāo)，明確了影響選礦效果的主要礦物學(xué)因素，為綜合開發(fā)利用紅格釩鈦磁鐵礦提供了詳細(xì)的科學(xué)依據(jù)。

粒化高爐礦渣作細(xì)骨料自密實(shí)混凝土試驗(yàn)研究

石東升, 李行行, 張鵬, 韓平, 賀培源

2024, 45(2): 108-114. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.016

摘要(495) HTML (134) PDF(18)

摘要:
基于全計(jì)算法配合比設(shè)計(jì)方法計(jì)算了粒化高爐礦渣自密實(shí)混凝土的配合比，通過研究其工作性能確定最終配合比并測(cè)試其抗壓強(qiáng)度，而后利用GM（1，1）灰色預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)其抗壓強(qiáng)度。結(jié)果表明，通過合理調(diào)整砂率和外加劑的用量，可以制備出滿足工作性能要求的粒化高爐礦渣作細(xì)骨料的自密實(shí)混凝土；7天齡期的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)隨著代砂率的提高不斷降低的趨勢(shì)，由于粒化高爐礦渣具有一定的水硬性，28～180天齡期粒化高爐礦渣自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度和強(qiáng)度增長(zhǎng)率要高于普通自密實(shí)混凝土；GM（1，1）灰色預(yù)測(cè)模型可以較好地預(yù)測(cè)其抗壓強(qiáng)度。

汽車用非調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

劉年富, 沈偉, 田錢仁, 付建勛

2024, 45(2): 115-124. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.017

摘要(506) HTML (207) PDF(41)

摘要:
分析了國內(nèi)外非調(diào)質(zhì)鋼在汽車零部件領(lǐng)域的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了非調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)韌化技術(shù)措施、硫化物形態(tài)和分布的控制技術(shù)，以及材料偏析的控制措施。非調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)韌化主要通過成分及生產(chǎn)工藝優(yōu)化和組織優(yōu)化兩個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)，硫化物形態(tài)和分布可以從冶煉、凝固和軋制等過程進(jìn)行調(diào)控，硫化物偏析可以從凝固過程和連鑄工藝進(jìn)行改善。未來，隨著非調(diào)質(zhì)鋼市場(chǎng)的發(fā)展及品種需求的進(jìn)一步提升，非調(diào)質(zhì)鋼將向著多品種化、微合金高強(qiáng)化、易切削化、高速化及高可靠性方向進(jìn)一步發(fā)展。

連鑄板坯凝固過程的鼓肚應(yīng)變分析

何育民, 羅陽, 何博

2024, 45(2): 125-131, 161. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.018

摘要(420) HTML (203) PDF(24)

摘要:
針對(duì)板坯連鑄機(jī)鑄坯的鼓肚變形問題，通過降低鑄流兩相界鼓肚應(yīng)變以解決結(jié)晶器液面的波動(dòng)問題，考慮輥?zhàn)优c鑄流的接觸弧長(zhǎng)對(duì)鼓肚應(yīng)變的影響，推導(dǎo)出輥?zhàn)优c鑄流的接觸弧長(zhǎng)與鼓肚應(yīng)變的關(guān)系式，得到輥?zhàn)优c鑄流的接觸弧長(zhǎng)對(duì)鼓肚應(yīng)變的解析解。通過推導(dǎo)輥?zhàn)优c鑄流的接觸弧長(zhǎng)和鼓肚應(yīng)變的關(guān)系式，量化其對(duì)鼓肚應(yīng)變的影響程度。首先建立板坯連鑄和凝固傳熱模型，以獲得板坯冷卻過程中板坯殼的生長(zhǎng)。其次建立了改進(jìn)的三維鼓肚有限元模型，根據(jù)實(shí)際連鑄機(jī)的設(shè)備和工藝條件，計(jì)算板坯凝固過程中鼓肚變形量和鼓肚應(yīng)變。最后，依據(jù)仿真結(jié)果得到零號(hào)扇形段的坯殼鼓肚變形狀態(tài)，以及坯殼在兩相界的應(yīng)變規(guī)律。結(jié)果表明，當(dāng)輥徑每增加50 mm時(shí)，在同一位置處鼓肚應(yīng)變會(huì)減小0.005%左右，因此增大輥徑可有效增加輥?zhàn)咏佑|弧長(zhǎng)，并且降低鼓肚應(yīng)變，在0號(hào)段應(yīng)選取輥徑為250 mm，使得鼓肚應(yīng)變最小。

高Nb微合金排氣系統(tǒng)用鐵素體不銹鋼組織及高溫性能

李偉, 白青青

2024, 45(2): 132-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.019

摘要(364) HTML (138) PDF(19)

摘要:
在新型汽車排氣系統(tǒng)熱端材料的研發(fā)過程中，為探索Nb含量對(duì)組織性能的影響，對(duì)不同Nb含量的試驗(yàn)鋼進(jìn)行了退火試驗(yàn)、抗晶粒粗化試驗(yàn)、抗時(shí)效性能以及高溫拉伸和高溫蠕變?cè)囼?yàn)，利用OM、SEM表征了試驗(yàn)鋼在各過程中顯微組織的變化規(guī)律，并通過拉伸試驗(yàn)和SAG test-Creeping test評(píng)價(jià)Nb含量對(duì)性能的影響。結(jié)果表明，Nb含量的增加可以產(chǎn)生更多的析出相以細(xì)化晶粒及產(chǎn)生析出強(qiáng)化，提高室溫力學(xué)性能；高的Nb含量對(duì)抗晶粒粗化的效果更明顯，但同時(shí)析出相的粗化導(dǎo)致時(shí)效后性能的降幅更大；Nb含量高的試驗(yàn)鋼由于部分動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和大量Laves相的影響導(dǎo)致材料的高溫強(qiáng)度下降；相同溫度下，不同Nb含量的試驗(yàn)鋼的抗蠕變性能相差不大，隨溫度升高，析出相粗化嚴(yán)重，抗蠕變性能降低。

微合金鋼中碳化物在奧氏體和鐵素體中的沉淀析出動(dòng)力學(xué)研究

鄭亞旭, 楊欽, 趙紫玉, 魏翠虎, 回士旭, 吳康業(yè)

2024, 45(2): 139-148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.020

摘要(704) HTML (115) PDF(25)

摘要:
根據(jù)多元復(fù)合析出相的固溶熱力學(xué)計(jì)算和經(jīng)典形核長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)理論，研究了Ti-Mo、Ti-Nb-Mo和Ti-Nb-Mo-V復(fù)合微合金化鋼中碳化物在奧氏體(γ)和鐵素體(α)中沉淀析出規(guī)律。研究表明，在γ區(qū)，Ti-Mo鋼中析出相主要為富Ti的(Ti, Mo)C粒子，在較高溫度區(qū)間，Ti-Nb-Mo和Ti-Nb-Mo-V鋼中主要析出富Ti富Nb的碳化物粒子。在α區(qū)，Ti-Mo和Ti-Nb-Mo鋼中析出相主要為富Mo的碳化物粒子，Ti-Nb-Mo-V鋼主要析出富V的碳化物粒子。Ti-Mo、Ti-Nb-Mo鋼中析出相在γ中沉淀析出的PTT曲線和NrT曲線分別呈“C”和反“C”形，而(Ti, Nb, Mo, V)C在奧氏體中沉淀析出NrT曲線呈反“ε”形，隨著溫度降低開始析出時(shí)間先縮短后延長(zhǎng)。(Ti, Nb, Mo, V)C在高溫奧氏體區(qū)形核速率最快，(Ti, Nb, Mo)C次之，(Ti, Mo)C最慢，且對(duì)應(yīng)形核的最快析出溫度依次升高。在鐵素體區(qū)，(Ti, Mo)C和(Ti, Nb, Mo)C的PTT曲線和NrT曲線分別呈現(xiàn)“ε”形和反“ε”形。Ti-Nb-Mo-V鋼中碳化物在整個(gè)鐵素體區(qū)的形核速率快于Ti-Mo和Ti-Nb-Mo鋼。

Cr、Ni對(duì)耐蝕鋼組織及性能的影響

王寶山, 張宏亮, 王衛(wèi)衛(wèi), 馬健, 馮光宏

2024, 45(2): 149-155. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.021

摘要(725) HTML (166) PDF(46)

摘要:
以Q345GNH鋼為基礎(chǔ)，制備了不同Cr（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、2%、3%、4%和5%）和Ni（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5%和1%）含量的試樣，通過系列試驗(yàn)對(duì)性能進(jìn)行了比較，并通過熱力學(xué)計(jì)算分析了Cr和Ni的作用機(jī)理。結(jié)果表明，由于貝氏體的生成，當(dāng)Cr含量從2%增加到3%時(shí)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別提高了83 MPa和122 MPa。當(dāng)Cr超過4%時(shí)，大于80%的貝氏體使得的鋼的斷后伸長(zhǎng)率小于10%。與Q345GNH鋼相比，添加2%以上的Cr才能使得耐蝕鋼在120 h鹽霧腐蝕后的相對(duì)腐蝕率小于70%。耐蝕鋼的耐蝕性能提高是由于穩(wěn)定的含Cr腐蝕產(chǎn)物的形成和Ni引起的自腐蝕電位正移，綜合各項(xiàng)指標(biāo)，Cr的最佳添加量為2%，Ni的最佳添加量為1%。

鉍錫合金淬火介質(zhì)對(duì)含硼鋼組織性能的影響

張弛, 侯華興, 王藝橦, 代春朵, 李江文, 劉文月

2024, 45(2): 156-161. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.022

摘要(430) HTML (131) PDF(13)

摘要:
將鉍錫合金與常見的低熔點(diǎn)金屬進(jìn)行對(duì)比，指出其作為冷卻介質(zhì)的可行性，使用冷卻介質(zhì)特性測(cè)試儀表征了不同溫度狀態(tài)下鉍錫合金的最大冷卻速率、最大冷速對(duì)應(yīng)溫度等冷卻特性，同時(shí)利用JMatPro軟件模擬計(jì)算了鉍錫合金密度、粘度數(shù)值隨溫度變化的趨勢(shì)，采用金相組織觀察、力學(xué)性能測(cè)試等方法研究了鉍錫合金淬火工藝對(duì)含硼鋼組織與性能的影響，確定鉍錫合金在含硼鋼熱處理過程中的最佳工藝。結(jié)果表明，鉍錫合金熔融狀態(tài)下物理性質(zhì)穩(wěn)定，冷卻特性優(yōu)良，可以作為淬火過程的冷卻介質(zhì)。試驗(yàn)鋼在150～200 ℃鉍錫合金中淬火后的綜合性能最佳。

Super304H奧氏體耐熱鋼的熱變形特性研究

古美蓉, 曹延峰, 彭玲玲, 余紅星, 歐平, 王和斌, 李乘波, 劉小明, 容昇, 李玲

2024, 45(2): 162-170. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.023

摘要(528) HTML (228) PDF(12)

摘要:
利用MMS-100型熱力模擬試驗(yàn)機(jī)在溫度為900～1200 ℃和應(yīng)變速率為0.1～10 s^?1的條件下對(duì)Super304H奧氏體鋼進(jìn)行熱壓縮試驗(yàn)，根據(jù)獲得的真應(yīng)力-真應(yīng)變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)，采用應(yīng)變補(bǔ)償法建立了該鋼的Zener-Hollomon本構(gòu)模型，基于動(dòng)態(tài)材料理論繪制了該鋼在0.02～0.7真應(yīng)變下的熱加工圖。結(jié)果表明，在熱變形過程，高的溫度和低的應(yīng)變速率有利于Super304H奧氏體鋼發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶；流變應(yīng)力的本構(gòu)模型預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值之間的相關(guān)系數(shù)及平均相對(duì)誤差分別為0.989和7.007%，反映了建立的模型較為準(zhǔn)確，可用于描述Super304H奧氏體鋼熱壓縮的流變行為；Super304H奧氏體鋼變形屈服且應(yīng)變量達(dá)到一定程度后，繼續(xù)變形將具有良好的熱加工穩(wěn)定性，由熱加工圖確定的Super304H奧氏體鋼最佳熱加工參數(shù)范圍為1160～1200 ℃/0.1～0.55 s^?1。

應(yīng)力梯度和溫度對(duì)GH4169高溫合金力學(xué)性能的影響

郭續(xù)龍

2024, 45(2): 171-175, 204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.024

摘要(787) HTML (122) PDF(37)

摘要:
通過對(duì)某種特殊冶煉工藝得到的GH4169合金，在550、650、750 ℃不同溫度梯度以及590、690、790 MPa不同應(yīng)力水平下進(jìn)行試驗(yàn)，獲得了該合金的高溫力學(xué)性能，對(duì)冶煉工藝的優(yōu)化提供了指導(dǎo)。結(jié)果表明，高溫拉伸試驗(yàn)中，隨著溫度的提高，拉伸件的抗拉強(qiáng)度顯著降低，延伸率和斷面收縮率都有一個(gè)小幅度的提高，δ相的析出數(shù)量和分布無明顯變化，碳化物析出相減少。高溫持久試驗(yàn)中，在相同溫度下，隨著應(yīng)力增大，持久斷裂的時(shí)間不斷減小；當(dāng)所受應(yīng)力相同時(shí)，隨著溫度的增大，持久斷裂的時(shí)間急劇減小，并給出了γ″相貧瘠的原因。

激光功率對(duì)高熵合金/316L不銹鋼材料組織及力學(xué)性能的影響

孫穎, 張慧云, 鄭留偉

2024, 45(2): 176-181. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.025

摘要(469) HTML (170) PDF(21)

摘要:
選區(qū)激光熔化(SLM)制備的金屬基復(fù)合材料具有結(jié)構(gòu)靈活、成分可控等諸多優(yōu)勢(shì)。以316L不銹鋼為基體材料，Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5高熵合金(HEA)粉末為顆粒增強(qiáng)體，研究激光功率對(duì)Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5/316L材料微觀組織、微納力學(xué)和宏觀力學(xué)性能在SLM打印過程中的影響。結(jié)果表明，隨著激光打印功率從175 W增加到190 W，Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5/316L材料內(nèi)部的成形質(zhì)量降低，內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋等缺陷，同時(shí)未見高熵合金的原始球形顆粒存在，材料內(nèi)部元素分布均勻，Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5顆粒的添加使熔池的流動(dòng)性降低，打印位置重熔區(qū)晶粒呈現(xiàn)出等軸晶分布。隨著激光功率的增加，重熔區(qū)和非重熔區(qū)的硬度增加，彈性回復(fù)率整體呈增加趨勢(shì)，抗拉強(qiáng)度和延伸率也隨著激光功率的增加而降低，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)1136 MPa，在316L基體內(nèi)部加入Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5顆粒后，其內(nèi)部的強(qiáng)化機(jī)理主要是固溶強(qiáng)化，斷裂形式表現(xiàn)為韌性斷裂。

添加釩氮合金對(duì)M2高速鋼凝固組織與硬度的影響

商光敏, 劉宏玉, 鄧瑋杰, 李游, 孫渤翔, 李銳霖

2024, 45(2): 182-189. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.026

摘要(345) HTML (158) PDF(16)

摘要:
為充分利用釩氮合金和深入研究其在高速鋼中的作用，在化學(xué)成分滿足高速鋼標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9943-2008的前提下，采用快速凝固熔樣機(jī)試驗(yàn)研究了添加釩氮合金后，M2高速鋼凝固組織與硬度的變化規(guī)律。使用Thermo-Calc、JMatPro軟件和光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、硬度儀，對(duì)不同N含量（0.0365%，0.0165%）的M2高速鋼凝固后不同位置的基體晶粒形態(tài)、尺寸和分布，碳化物類型、形態(tài)、尺寸和分布以及硬度變化進(jìn)行了計(jì)算與分析。結(jié)果表明，釩氮合金的添加有利于基體晶粒尺寸的細(xì)化，0.0365% N試驗(yàn)鋼在中心、1/2半徑和邊緣處均為等軸晶；0.0165% N試驗(yàn)鋼在1/2半徑出現(xiàn)柱狀晶。釩氮合金的添加沒有改變凝固過程中碳化物的析出類型，但有利于碳化物的細(xì)碎化。添加釩氮合金使得試驗(yàn)鋼硬度升高，0.0365% N鋼硬度的升高歸因于基體晶粒的細(xì)化和M(C, N)數(shù)量的增加。

鉍含量對(duì)易切削鋼組織與性能的影響研究

李彬周, 王冬, 王一甲, 姜圓博, 邵志保, 李長(zhǎng)生

2024, 45(2): 190-197. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.027

摘要(389) HTML (121) PDF(21)

摘要:
含鉍環(huán)保型易切削鋼具有廣闊應(yīng)用前景。通過制備鉍錳鐵合金將鉍合金化，再在真空感應(yīng)熔煉過程中將鉍錳鐵合金加入鋼液，澆鑄并熱軋變形，獲得三種含鉍易切削鋼。研究鉍含量對(duì)鋼中第二相、鋼材力學(xué)性能和切削性能的影響。結(jié)果表明，隨著鉍含量由0.013%增加至0.069%，鋼中MnS第二相的尺寸下降約45%，外形由桿狀向球狀轉(zhuǎn)變；鋼材的屈服強(qiáng)度、基體和第二相的硬度以及沖擊功降低，抗拉強(qiáng)度小幅增加，延伸率大幅度提升，鋼材的綜合力學(xué)性能略有降低；切削試驗(yàn)表明，鉍含量的增加，使銑削刀具的磨損顯著減小，鋼材表面平整度和光潔度增加，切屑由長(zhǎng)帶狀向短螺旋狀轉(zhuǎn)變，碎斷程度提高，切削性能顯著改善。

在役15Cr1Mo1V鋼管道焊接接頭顯微組織與力學(xué)性能研究

王艷松, 劉福廣, 米紫昊, 韓天鵬, 張磊, 楊二娟, 巴特爾

2024, 45(2): 198-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.028

摘要(482) HTML (171) PDF(30)

摘要:
以某電廠運(yùn)行約13萬h的15Cr1Mo1V鋼高溫再熱蒸汽管道焊接接頭作為研究對(duì)象，對(duì)其顯微組織、硬度、拉伸、沖擊和失效位置進(jìn)行了研究分析。結(jié)果表明，服役管道焊接接頭各區(qū)域均有多邊形鐵素體和析出物，組織出現(xiàn)一定的老化現(xiàn)象。焊接接頭各區(qū)域硬度差異明顯，焊縫中呈現(xiàn)多層多道焊典型的回火效應(yīng)，蓋面焊縫處硬度值普遍較高。焊接接頭各區(qū)域拉伸和沖擊結(jié)果均表明室溫和高溫下焊縫的強(qiáng)度均優(yōu)于母材，但塑性和韌性均相對(duì)較差，特別是高溫環(huán)境下焊縫的塑性和韌性下降較多；焊接接頭拉伸和沖擊斷口顯示母材斷口中的韌窩數(shù)量多且韌窩較深，而焊縫中由于第二相的析出，盡管拉伸強(qiáng)度有所提高，但其均明顯降低。

留言板

2024年第45卷第2期

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