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鈦和釩作為重要的戰(zhàn)略性金屬，其傳統(tǒng)火法或濕法提取和純化工藝存在效率低、能耗大、成本高等共性問題。熔鹽電解技術(shù)以其工藝流程短、產(chǎn)品純度高、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，為鈦、釩的提取與純化提供了新思路。文中對熔鹽電解提取和純化鈦與釩的最新研究進展進行了綜述，分析了鹵化物熔鹽電解、FFC法、USTB法的優(yōu)缺點與應用潛力，討論了熔鹽體系中鈦和釩的電化學行為及工藝參數(shù)優(yōu)化策略。未來，在設(shè)備材料耐腐蝕性、電流效率提升及工業(yè)化規(guī)模化應用方面，鈦和釩的熔鹽電解技術(shù)仍需進一步探索。

非金屬元素O熔解在V晶格中形成固溶體，固溶體的氧脫除極限取決于氧的活度和溫度，但目前對V-O固溶體熱力學性質(zhì)研究較少。以 Sieverts 定律為計算準則，收集V-O體系熱力學數(shù)據(jù)，計算獲得了不同氧含量下固溶體VO_y的氧勢。同時將熱力學模型導入 Factsage 并建立自定義數(shù)據(jù)庫，以輔助計算金屬熱還原法制備釩的相變及平衡組成，明確Ca、Mg、Al等還原劑的極限脫氧能力。結(jié)果表明，合理控制Al加入量和反應溫度所制備出的金屬釩理論上氧含量可降至約0.1%～0.5%；Mg作為還原劑時，理論上可制備出氧含量0.01%～0.1%的金屬釩產(chǎn)品；Ca的還原能力更出色，制備出金屬釩產(chǎn)品中氧含量<0.01%；增加C添加量、提升反應溫度、降低P_CO 理論上均可制備出氧含量低于0.1%的金屬釩產(chǎn)品。

為了從沉釩廢水中回收有價金屬釩、鉻，采用乙二胺四乙酸(EDTA)絡(luò)合配合膜分離法對沉釩廢水進行處理。研究了絡(luò)合效果、膜的種類、水通量、壓力差等參數(shù)對于釩、鉻回收效果的影響規(guī)律。結(jié)果表明，當EDTA摩爾比為1.5時，采用NF5納濾膜在0.8 MPa下過濾3次，釩、鉻的截留率分別為99.88%和99.97%，濃縮液中的釩、鉻濃度為24.97 g/L和2.499 g/L，實現(xiàn)了沉釩廢水中釩、鉻的有效回收。透過液中的釩、鉻含量分別為0.573 mg/L和0.015 mg/L，可以達到工業(yè)廢水排放標準。DLS、SEM和AFM分析結(jié)果表明，采用EDTA絡(luò)合配合膜分離技術(shù)可以有效地回收溶液中的釩、鉻。

鐵錳礦中鐵和錳因物理化學性質(zhì)相近，現(xiàn)有方法難以實現(xiàn)鐵、錳組元的高效分離。文中引入V₂O₅作為添加劑與鐵錳礦混合焙燒，系統(tǒng)研究了混合焙燒過程的物相演變規(guī)律及酸浸過程錳、鐵、釩元素的遷移分離規(guī)律與循環(huán)利用機制。結(jié)果表明，焙燒后鐵錳礦中含錳相轉(zhuǎn)化為酸溶性焦釩酸錳，而鐵和硅仍然以Fe₂O₃和SiO₂形式存在。焙燒熟料經(jīng)pH為2和1.8兩段酸浸后，Mn、Fe和V的浸出率分別為81.25%、

%和5.77%，實現(xiàn)了錳、鐵組元的有效分離。含錳浸出液真空干燥得到MnSO₄，可作為錳冶金和錳化工的中間產(chǎn)品。酸浸渣經(jīng)堿浸后實現(xiàn)了鐵、釩分離，富鐵尾渣中Fe₂O₃含量達83.02%，可作為高爐煉鐵原料。堿浸液經(jīng)水解沉淀和焙燒得到V₂O₅可返回焙燒體系，其循環(huán)利用率達90%以上，該過程產(chǎn)生的廢水也可返回浸出體系再次利用。該研究為共伴生鐵錳資源的清潔高效利用提供了一個新方法。

以V₂O₃和Al粉為原料，真空鋁熱還原法制備AlV55合金，利用熱力學軟件和差熱分析法對鋁熱法制備釩鋁合金的過程進行了分析，結(jié)果表明：熱力學計算常溫下鋁熱還原反應可將V₂O₃一步還原為V；實際還原過程為分步進行，開始溫度為749 ℃，且屬于液-固反應范疇；單位熱效應為

J/g，絕熱燃燒溫度為

℃。研究了真空加熱過程中保溫溫度和造渣劑氧化鈣加入量對釩收率的影響，當保溫溫度超過

℃時，釩鋁合金的釩收率可達到95%左右，釩鋁合金錠無裂隙和氧化膜，釩鋁合金的成品率顯著提升。此外，還確定了CaO/Al₂O₃比值對爐渣粘度的影響，當造渣劑用量超過22.5%時，渣金的分離效果顯著提升。

采用鈦板切邊、鈦屑、鈦坯切頭及高純原料制備了TC4合金鑄錠，從成分、微觀組織、硬度等方面系統(tǒng)分析了不同類型碎鈦料對離心鑄造技術(shù)的適用性。結(jié)果表明，四類鑄錠中N、O、H等雜質(zhì)元素的含量均符合GB/T6614?2014要求；但是，由于碎鈦料在不同的熱加工過程中會發(fā)生物理和化學變化，從而對合金凝固過程產(chǎn)生重要影響，使鑄錠微觀組織和性能存在一定差異。四類鑄錠的硬度均滿足GB/T6614?2014要求，這進一步證實了離心鑄造技術(shù)可以較好地適用于碎鈦料回收。熱處理后，4^#合金的微觀組織均勻化程度顯著改善，異常組織區(qū)域完全消失。真空氣淬工藝Ⅰ處理后試樣的硬度值（HRC）最大，為32.5。

選取黑曲霉菌為典型微生物，研究其對工業(yè)純鈦TA2腐蝕行為的影響，采用表面分析技術(shù)（激光共聚焦顯微鏡及掃描電子顯微鏡），結(jié)合電化學分析方法（電化學阻抗譜和動電位極化曲線），研究了工業(yè)純鈦TA2在黑曲霉菌富集環(huán)境下的耐腐蝕特性。研究發(fā)現(xiàn)黑曲霉菌在TA2表面的附著生長改變了鈦片的電化學特征，其耐腐蝕性隨浸泡時間的增加先增強后減弱，生物膜在一定時間周期內(nèi)可提高耐蝕性能。生物膜越厚，其耐腐蝕性能越好。盡管如此，在黑曲霉菌液浸泡21 d后，鈦片表面仍觀察到極少量的點蝕坑，預示出現(xiàn)了霉菌腐蝕。

基于TC4鈦合金三周期極小曲面（TPMS）多孔結(jié)構(gòu)和激光功率P、掃描速度v及掃描間距h水平差異設(shè)計三因素三水平正交試驗，一方面通過極差和方差分析研究激光選區(qū)熔化制造（SLM）工藝參數(shù)對TC4鈦合金多孔結(jié)構(gòu)尺寸精度、質(zhì)量和力學強度的影響規(guī)律；另一方面對鈦合金多孔結(jié)構(gòu)進行HF酸洗處理，研究酸洗工藝對多孔結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學性能的影響。結(jié)果表明：TPMS多孔結(jié)構(gòu)的實體尺寸和質(zhì)量與SLM工藝能量密度E呈正相關(guān)；TPMS多孔結(jié)構(gòu)的力學強度受SLM工藝參數(shù)影響較小，優(yōu)化SLM工藝參數(shù)應以3D打印多孔結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量精度控制為主導；酸洗處理可以改善TPMS多孔結(jié)構(gòu)表面粗糙度，提高結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量精度；此外，酸洗處理促使TPMS多孔結(jié)構(gòu)的彈性模量更接近天然松質(zhì)骨的力學性能。

通過數(shù)值仿真方法構(gòu)建了TC4鈦合金氣瓶熱旋壓成形的數(shù)值仿真模型，并通過試驗驗證了該模型的可靠性。在熱模擬試驗中，以0.1、1、10 s^?1三種應變速率為條件，詳細探究了TC4材料在700～

℃下的流變應力分布。綜合數(shù)值仿真分析，深入研究了成形溫度、主軸轉(zhuǎn)速、進給速度等關(guān)鍵工藝參數(shù)對TC4鈦合金成形的影響，并最終制定了氣瓶熱旋壓成形工藝。通過多道次TC4鈦合金熱旋壓成形試驗，進一步驗證了所提出工藝的可行性，為TC4鈦合金氣瓶的制造提供了科學而可行的技術(shù)路線。

采用熱模擬試驗機開展了高溫熱變形試驗，得到鍛態(tài)TC21鈦合金在850～1 100 ℃、應變速率0.001～10 s^?1變形參數(shù)下的應力應變曲線，分析了壓應力狀態(tài)下，變形溫度和應變速率對流變應力的影響，基于Arrhenius雙曲正弦函數(shù)建立了本構(gòu)關(guān)系，繪制了0.1～0.6不同應變下的熱加工圖，總結(jié)出鍛態(tài)合金熱變形的參數(shù)范圍。結(jié)果表明：變形參數(shù)對流變應力的影響較大，當變形溫度升高時，流變應力降低，當應變速率降低時，流變應力降低；兩相區(qū)和單相區(qū)變形激活能分別為770.86 kJ/mol和261.00 kJ/mol；隨著應變量增加，熱加工圖中失穩(wěn)區(qū)逐漸擴大，合適的熱加工區(qū)域為變形溫度900～1 100 ℃，應變速率0.005～0.153 s^?1。試驗結(jié)果可為TC21合金熱加工工藝參數(shù)制定提供理論支撐。

以不同提釩工藝制備的中間產(chǎn)物多釩酸銨NH₄V₃O₈（APV）和高純五氧化二釩為釩源，Na₂CO₃、NH₄H₂PO₄、檸檬酸分別作鈉源、磷源、碳源，采用溶膠凝膠法合成了一系列Na₃V₂(PO₄)₃/C正極材料。通過XRD、SEM、電池測試系統(tǒng)和電化學工作站等詳細研究了不同釩源對Na₃V₂(PO₄)₃/C正極材料的影響。結(jié)果顯示：鈉法提釩多釩酸銨為釩源制備的NaH-NVP正極材料呈現(xiàn)較好的循環(huán)性能和優(yōu)異的高倍率性能，在5C和10C高倍率下分別表現(xiàn)出98 mAh/g和64 mAh/g的可逆容量。此項研究拓展了合成磷酸釩鈉材料的釩源選擇，對降低磷酸釩鈉的制備成本具有積極意義。

對亞毫米級細粒人造金紅石攪拌制粒工藝進行研究。通過試驗對比，選定最佳制粒制度為：NA為添加劑，NA添加量1.5%，制粒水分20%，混合轉(zhuǎn)速為300、600 r/min的時間分別為3 、5 min，切割刀轉(zhuǎn)速600 r/min。獲得粒徑為0.097～0.45 mm的制粒產(chǎn)品，制粒后粒徑小于0.097 mm的顆粒占比低于15%。對制粒產(chǎn)品進行強度檢測，干燥及

℃熱處理后磨損指數(shù)分別為8.54%、4.40%，表明經(jīng)過熱處理后顆粒的強度得到有效提升。制粒后產(chǎn)物在流態(tài)化氯化環(huán)境中仍能保持完整形態(tài)，氯化反應30 min后，殘余物中TiO₂占比僅12.64%，氯化效果較好。

利用Zeiss Sigma 500掃描電子顯微鏡、Bruker能譜儀、AMICS自動礦物分析系統(tǒng)和篩分、磨礦、磁選等手段對攀西某高鉻型釩鈦磁鐵礦開展了礦物特性及實驗室拋尾選鐵試驗。礦樣主要礦物為鈦磁鐵礦、透輝石、橄欖石、鈦鐵礦和角閃石等，脈石礦物與鈦鐵礦和鈦磁鐵礦嵌布關(guān)系復雜，鈦鐵礦與鈦磁鐵礦緊密共生，V和Cr賦存于鈦磁鐵礦，鈦磁鐵礦內(nèi)存在微米級客晶礦物，其限制了鐵精礦TFe品位提高和TiO₂含量降低。試樣采用濕式強磁選拋尾，效果良好，拋尾精礦需在較細粒度時才能實現(xiàn)鈦鐵礦與鈦磁鐵礦明顯解離和顯著分離，磨礦選鐵時V和Cr主要進入弱磁精礦。試樣采用濕式強磁選預先拋尾-三段階段磨礦階段選鐵工藝，在磨礦細度?38 μm占97.58%時，獲得了TFe 57.06%、TiO₂ 11.07%、V₂O₅ 0.591%、Cr 1.10%的含鉻釩鈦鐵精礦，相對于原礦，TFe、TiO₂、V₂O₅、Cr的回收率分別為67.51%、38.66%、90.95%、87.55%。

堿激發(fā)膠凝材料跟傳統(tǒng)硅酸鹽水泥相比，具有生產(chǎn)工藝簡單、投資少、能耗低、二氧化碳排放量低、礦渣利用率高等優(yōu)點。通過設(shè)計不同水灰比、堿激發(fā)劑及其用量，研發(fā)堿激發(fā)高鈦重礦渣膠凝材料，分析其力學性能，獲得了最優(yōu)的材料組成配比；同時結(jié)合XRD、SEM分析了其物相組成及微觀結(jié)構(gòu)，揭示了堿激發(fā)高鈦重礦渣膠凝材料水化產(chǎn)物及水化機理。主要結(jié)論如下：水玻璃激發(fā)效果明顯優(yōu)于氫氧化鈉，當水灰比為0.32時，液體水玻璃含量為6%，模數(shù)為1時制備的堿激發(fā)高鈦重礦渣膠凝材料力學性能最優(yōu)，28 d抗壓強度可達13.5 MPa；物相及微觀形貌分析可知主要膠凝材料的水化產(chǎn)物為水化硅酸鈣，同時生成了少量的水鋁鈣石晶體。

氫氣以及富氫還原氣體的來源是制約氫能在鋼鐵行業(yè)應用的關(guān)鍵，而化學鏈氣化技術(shù)可以制備高品質(zhì)的富氫還原氣體，其工藝成熟、成本低廉。載氧體是化學鏈氣化技術(shù)中重要的媒介，基于載氧體的性能和類型，綜述了化學鏈氣化技術(shù)中鐵基載氧體的應用現(xiàn)狀，冶金固體廢棄物載氧體的制備和應用，討論了冶金固廢載氧體耦合化學鏈氣化技術(shù)制備富氫還原氣體的可行性，并對冶金固廢載氧體在化學鏈氣化技術(shù)制備富氫還原氣體領(lǐng)域的研究趨勢和發(fā)展方向進行了展望。

釩鈦磁鐵礦是一種富含鐵、釩、鈦等多種金屬元素的特殊鐵礦資源。高爐冶煉釩鈦磁鐵礦技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但需要配加普通鐵精礦，造成爐渣中TiO₂含量低，難以進行TiO₂的資源化回收。為了實現(xiàn)釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦的綜合利用，釩鈦磁鐵礦氣基豎爐直接還原-電爐熔分技術(shù)逐漸被認為是回收鐵、釩、鈦的最有效技術(shù)。該技術(shù)可以實現(xiàn)全釩鈦磁鐵礦冶煉，不需要配加熔劑，可以獲得高TiO₂含量的爐渣，進行爐渣中TiO₂的資源化利用。釩鈦磁鐵礦金屬化球團電爐熔分過程中，為了將釩還原進入鐵水，需要配加還原劑進行深度還原，熔渣中的釩和鈦會競爭還原。筆者進行了熔渣中V₂O₅和TiO₂與碳還原反應的熱力學計算，得到了TiO₂與C反應生成TiC以及V₂O₅對TiC反應的抑制關(guān)系。計算結(jié)果表明，在熔分溫度

℃以上，還原劑碳配加量足夠的條件下，釩鈦磁鐵礦金屬化球團電爐熔分過程中不可避免會還原生成TiC，V₂O₅雖然可以抑制TiC的生成，但由于熔渣中TiO₂含量高、活度大，V₂O₅活度小，V₂O₅難以抑制TiC的生成。釩鈦磁鐵礦金屬化球團電爐熔分仍然存在爐渣變稠，電爐排渣困難的問題。

采用釩鈦磁鐵礦精礦粉內(nèi)配蘭炭骨料與氫氣進行協(xié)同還原的方式，探究了骨料量和還原溫度對釩鈦磁鐵礦氣基還原金屬化率以及抗壓強度的影響，并運用X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）以及X射線計算機斷層掃描（XCT）方法分析了還原產(chǎn)物物相、微觀形貌以及孔隙結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，在氫氣氣氛下內(nèi)配蘭炭還原可顯著提升釩鈦磁鐵礦的還原效果；在氮氣氣氛下，蘭炭并未將釩鈦磁鐵礦還原。內(nèi)配蘭炭的釩鈦磁鐵礦還原后，金屬鐵的XRD衍射峰增強，而碳的衍射峰降低。在內(nèi)配蘭炭還原后的試樣表面，蘭炭顆粒保存較好且附近孔隙較多，內(nèi)嵌蘭炭提高了試樣內(nèi)部的孔隙數(shù)量并增大了孔徑，促進還原氣體深入試樣參與還原，從而提高了釩鈦磁鐵礦還原效果。

CaO-Al₂O₃-TiO₂基專用保護渣有效解決了ER70-Ti鋼生產(chǎn)中的鋼渣界面反應嚴重的難題，但是否能形成合理結(jié)構(gòu)的液/固渣膜，對于進一步提升鑄坯質(zhì)量意義重大。文中利用有限元軟件建立了ER70-Ti鋼連鑄結(jié)晶器傳熱模型及渣膜傳熱模型，分析了結(jié)晶器內(nèi)液/固渣膜沿拉坯方向的不均勻分布，并探討了拉速、澆注溫度等工藝參數(shù)對液態(tài)渣膜分布的影響。結(jié)果表明：在結(jié)晶器出口處，鑄坯側(cè)的渣膜溫度范圍為777.87～

℃；結(jié)晶器側(cè)渣膜溫度較低，為89.92～450.54 ℃。沿拉坯方向，液態(tài)渣膜的厚度逐漸減小，而固態(tài)渣膜厚度逐漸增加，最大厚度可達1.168 mm。進一步分析發(fā)現(xiàn)，拉速的提高有利于增大液態(tài)渣膜的厚度，拉速每提高0.2 m/min，液態(tài)潤滑區(qū)的長度平均可延長40 mm。當澆注溫度從

℃升高到

℃時，表面中心處液態(tài)渣膜厚度從0.252 mm增加到0.272 mm，結(jié)晶器出口處液態(tài)渣膜厚度從0 mm增加到0.036 mm。

探討了低堿度精煉渣系CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂中Al₂O₃含量對其微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。采用分子動力學模擬方法，系統(tǒng)地分析了不同Al₂O₃含量對低堿度精煉渣系的微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，Al₂O₃含量的增加對體系的徑向分布函數(shù)、配位數(shù)和鍵角等無明顯影響，但顯著降低了體系的FO和NBO含量，強化了體系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此外，Al₂O₃含量的增加使渣系中元素的擴散能力降低，擴散能力的順序為Mg²⁺>Ca²⁺>Al³⁺>O^2?>Si⁴⁺。隨著Al₂O₃質(zhì)量分數(shù)的增加，渣系黏度逐漸增大，這與擴散系數(shù)的變化趨勢相反。該結(jié)果建立了低堿度渣系結(jié)構(gòu)與性能之間的聯(lián)系，為非鋁脫氧工藝采用適合的低堿度渣提供了理論支撐。

為明晰硼砂作為氟替代物在含鈦無氟保護渣中的作用機制，選用含鈦高爐渣、石灰石、石英砂、純堿、毒重石和硼砂等工業(yè)礦物原料配制含鈦礦渣基無氟保護渣，采用分子動力學模擬和拉曼光譜技術(shù)研究了熔渣的偏徑向分布函數(shù)、平均配位數(shù)、鍵角分布和結(jié)構(gòu)單元Qⁿ分布等結(jié)構(gòu)特征，并從熔渣微觀結(jié)構(gòu)層面解析了宏觀性能黏度隨硼砂含量變化的內(nèi)因。結(jié)果表明，隨硼砂含量的增加（4%～12%），含鈦礦渣基無氟保護渣的熔渣中Ca-O結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，低聚合度B-O結(jié)構(gòu)大量形成，∠Si-O-Si鍵角有序度降低，結(jié)構(gòu)單元Q⁰逐漸解聚轉(zhuǎn)化為Q¹和Q²，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加復雜且整體聚合度減小，即在宏觀上表現(xiàn)為黏度性能下降；當硼砂含量增加至8%以上時，含鈦礦渣基無氟保護渣降至低黏度水平并趨于穩(wěn)定。

鎳基高溫合金在熱加工過程中易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶組織演化行為，可以有效細化合金凝固過程形成的粗大柱狀晶組織，是調(diào)控高溫合金鍛件質(zhì)量的理論依據(jù)。采用C276鎳基高溫合金開展了高溫熱壓縮試驗，研究了熱壓縮流變應力曲線特征和微觀組織演化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了鎳基高溫合金熱變形動態(tài)再結(jié)晶的三維元胞自動機模型。結(jié)果表明，鎳基高溫合金的動態(tài)再結(jié)晶對變形溫度、變形量及變形速率極為敏感，三維元胞自動機模型可以表征動態(tài)再結(jié)晶形核和晶粒生長的三維空間微觀組織拓撲結(jié)構(gòu)演化特征，并計算動態(tài)再結(jié)晶過程中的加工硬化、動態(tài)再結(jié)晶軟化等力學響應特性。再結(jié)晶組織的三維空間組織拓撲結(jié)構(gòu)分析較二維空間表現(xiàn)出一定優(yōu)勢。該模型有助于進一步理解鎳基高溫合金動態(tài)再結(jié)晶演化行為，指導熱加工過程微觀組織的精確調(diào)控。

以噴霧造粒制備的MoNbTaW粉末為原料，通過射頻等離子體制備球形MoNbTaW難熔高熵合金粉末，研究了球化功率、載氣流量、鞘氣成分對粉末球化率的影響。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、激光粒度分析儀、霍爾流速計和納米壓痕測試系統(tǒng)分別對球化處理前后的粉末形貌、物相、粒度、流動性和顯微硬度進行了測試和分析。結(jié)果表明： 球磨后粉末未發(fā)生合金化，球化后粉末完全轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方相；等離子體功率由32 kW增大到40 kW，球化率提高，接近100%；載氣流量由1 L/min增加到4 L/min，球化粉末表面納米顆粒減少，更加光滑，球化率接近100%，而繼續(xù)增加到7 L/min，粉末出現(xiàn)未熔顆粒；在鞘氣中添加氫氣有助于提高球化率。球化處理后，粉末粒度分布變窄，振實密度由 2.00 g/cm³提高到8.33 g/cm³，松裝密度從1.43 g/cm³提升到7.24 g/cm³，霍爾流速（50 g計）由50.8 s提升至8.5 s，顯微硬度達到8.57 GPa 。

研究了用于921鋼材表面開展激光增材制造與修復的專用粉體及配套工藝。通過合理調(diào)控合金組分，利用氣霧化工藝，獲得尺寸均勻的球形霧化粉末；利用激光同軸送粉設(shè)備在921鋼基材上進行增材制造，優(yōu)化工藝參數(shù)，可獲得力學性能匹配良好，無宏觀缺陷的熔覆層，實現(xiàn)對921鋼基材的增材與修復目的。經(jīng)測試，修復層力學性能滿足相關(guān)修復指標要求，化學成分與設(shè)定保持一致，無開裂分層等缺陷，具備良好機加工性能，有助于實現(xiàn)大型海洋結(jié)構(gòu)的自主修復，提高服役可靠性。

利用DIL805A/D變形熱膨脹相變儀進行試驗，建立了釩微合金鋼不同變形溫度和應變速率下的動態(tài)再結(jié)晶動力學模型，并通過組織分析與模型對比的方式研究了釩微合金鋼晶內(nèi)鐵素體組織隨動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的變化規(guī)律。結(jié)果表明：釩微合金鋼的奧氏體動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸對晶內(nèi)鐵素體相變具有一定影響，二者之間呈現(xiàn)拋物線關(guān)系。晶粒尺寸過大和較小均會造成晶界組織過度長大，不利于晶內(nèi)鐵素體組織形核。當奧氏體晶粒尺寸為40～50 μm時晶內(nèi)鐵素體形核能力最強，晶內(nèi)組織細化效果明顯。

測定了DP600 鋼的 CCT 曲線，在不同層流冷卻工藝下對該鋼進行工業(yè)試生產(chǎn)，研究了冷卻速率、空冷溫度和卷取溫度對其組織性能的影響。結(jié)果表明：當冷卻速率 ＜ 10 ℃/s 時，DP600 鋼發(fā)生珠光體相變；當冷卻速率為 ≥10 ℃/s 時，DP600 鋼發(fā)生貝氏體相變；當冷卻速率 ＞ 20 ℃/s 時，DP600 鋼發(fā)生馬氏體相變。隨著空冷溫度由 700 ℃ 降低到 620、500 ℃，試驗鋼的顯微組織分別為鐵素體加馬氏體、珠光體、貝氏體，抗拉強度先降低后升高。隨著卷取溫度由 500 ℃ 降低到 200 ℃ 以下，試驗鋼的組織由鐵素體加珠光體變?yōu)殍F素體加馬氏體，且卷取溫度低于100 ℃以下時，馬氏體呈條帶狀偏聚分布，進而導致延伸率和冷彎性能不合格。空冷溫度 700 ℃、卷取溫度 200 ℃ 時，DP600 鋼的力學性能滿足要求，此時組織為75% 的鐵素體加 25% 的馬氏體，平均晶粒尺寸 （8.5 ± 0.3）μm，屈服強度 （397 ± 9）MPa，抗拉強度（ 659 ± 13）MPa，延伸率 27% ± 1.1%。

疲勞是高強鋼在服役過程中常見的失效形式之一，一旦發(fā)生將造成災難性的事故。針對常用A100高強鋼的微觀組織以及在大氣中的高周疲勞壽命進行相關(guān)研究，結(jié)果表明：A100高強鋼微觀組織主要由馬氏體束，厚度約8 nm的逆變奧氏體薄膜和直徑2～4 nm、長約9～14 nm的棒狀M₂C碳化物構(gòu)成。在疲勞試驗中，隨著應力降低，微觀組織中亞晶界數(shù)量增多，板條塊界的數(shù)量顯著減少，馬氏體組織拉長。同時，擬合獲得了疲勞壽命與應力水平的關(guān)系：lgN=7.54?1.29lg(S_max-953.06)。

海水淡化是解決沿海地區(qū)淡水不足、內(nèi)陸地區(qū)水質(zhì)退化、工業(yè)生產(chǎn)升級轉(zhuǎn)型，促進水資源、水生態(tài)、水環(huán)境融合發(fā)展的有效技術(shù)手段。反滲透海水淡化技術(shù)憑借配置靈活、投資和產(chǎn)水能耗低等特點，成為國內(nèi)外海水淡化市場的主流技術(shù)。然而，在苛刻環(huán)境下處理強腐蝕性海水，反滲透海水淡化裝備材料面臨較高的腐蝕風險。而且，海水鹽度、環(huán)境溫度升高和余氯殘留加劇了奧氏體不銹鋼的點蝕和縫隙腐蝕現(xiàn)象。在調(diào)研國內(nèi)外工程經(jīng)驗基礎(chǔ)上，總結(jié)了反滲透海水淡化在不同操作條件下的工程裝備常規(guī)選材模式，分析了在部分極端環(huán)境下高壓管路系統(tǒng)的材料腐蝕機理與防護策略。通過長期應用考察，證明了鈦制高壓管路系統(tǒng)可有效避免在強海水腐蝕環(huán)境下的材料點蝕和縫隙腐蝕問題，適合在我國南部海域以及中東、北非、南亞等地區(qū)推廣應用。