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張旭, 向俊一, 申彪, 何文藝, 韋林森, 呂學偉

2025, 46(4): 1-7. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.001

摘要(384) HTML (136) PDF(51)

摘要:
鈣化工藝是一種相對清潔的釩渣提釩技術，但在釩收率、產品指標等方面仍有進一步提升空間。筆者團隊原創性開發的鈣鎂復合提釩工藝通過離子協同效應，同時實現了釩回收率提升、雜質溶出率降低和尾渣減量的效果。文中闡述了鈣鎂復合對釩渣提釩工藝全流程的綜合影響，鈣鎂復合焙燒后釩渣焙燒熟料中的主要含釩物相由Ca₂V₂O₇、Mn₂V₂O₇轉變為Ca₂V₂O₇、Mn₂V₂O₇、Mg₂V₂O₇和Ca₅Mg₄V₆O₂₄；復合焙燒產物酸浸后釩浸出率提升約5%，Ca、P等雜質元素溶出率降低；釩浸出液銨鹽沉釩率達99.5%，氧化釩產品純度達99.8%；沉釩廢水經石灰中和處理后可完全回用，且不影響原工藝順行。

朝陽地區鈦渣鈉化焙燒過程工藝參數研究

閆家棋, 趙亮, 董輝, 馮軍勝

2025, 46(4): 8-17. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.002

摘要(184) HTML (81) PDF(18)

摘要:
利用鈉化焙燒工藝對朝陽地區鈦渣進行提質處理，對高溫下熔融碳酸鈉與鈦渣反應的控制環節和活化能進行分析計算，對焙燒過程的工藝參數，如焙燒溫度、時間以及堿渣比的影響效果進行研究。動力學分析表明，焙燒過程的控制性環節為反應物在固體產物層中的內擴散，反應活化能為50.13 kJ/mol。吉布斯自由能隨溫度變化情況表明在溫度高于900 ℃時反應基本均可發生；轉化率隨時間變化情況表明在1 h后反應基本完成。通過分析各參數對焙燒過程的影響效果，最終確定焙燒溫度900 ℃，碳酸鈉與鈦渣質量比值1.0，焙燒時間1.5 h為兼具了除雜效果和經濟性的最佳工藝參數。

廢SCR脫硝催化劑中V、Mo、W與Ti的選擇性分離研究

張凱龍, 陳良, 王正豪, 羅冬梅

2025, 46(4): 18-26. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.003

摘要(182) HTML (108) PDF(11)

摘要:
廢釩鈦系SCR脫硝催化劑是一種含有V、Mo、W、Ti等有價金屬的危險廢物，實現其無害化處理和資源化利用具有重要意義。分別采用Na₂CO₃焙燒-水浸、NaOH焙燒-水浸、NaOH常壓浸出、NaOH加壓浸出等工藝處理廢V₂O₅-MoO₃-WO₃/TiO₂四元SCR脫硝催化劑，實現了釩、鉬、鎢等活性組分與鈦的選擇性分離。通過研究焙燒參數和浸出參數對釩、鉬、鎢浸出率及浸出渣物相的影響，確定了NaOH焙燒-水浸工藝為廢V₂O₅-MoO₃-WO₃/TiO₂四元SCR脫硝催化劑的優選處理工藝。在優選條件下，經過NaOH焙燒-水浸后，V、Mo、W的浸出率分別為97.29%、99.33%和87.57%，并獲得了主要物相為六鈦酸鈉（Na₂Ti₆O₁₃）的浸出渣。

Na₂CO₃強化鈦精礦真空碳熱還原富集Ti

張樹東, 宋兵, 姜洋, 李博, 龍顯澤, 黃潤

2025, 46(4): 27-34. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.004

摘要(141) HTML (65) PDF(10)

摘要:
釩鈦磁鐵礦經二次選礦可獲得TiO₂品位45%～50%的鈦精礦，其中鈦以與鐵形成復雜氧化物的形式存在，且Ca、Mg、Al等雜質含量較高。針對目前常用的電爐熔煉法存在富集率低、污染廢物產生量大及能源消耗較高等問題，采用理論計算與真空碳熱還原試驗相結合的方法，探究Na₂CO₃ 作為添加劑對鈦精礦的還原及鈦富集行為的影響。結果表明：在1450 ℃還原溫度、12%配碳量及 10% Na₂CO₃添加量條件下，體系可顯著提高Si、Mg、Al、Ca等雜質的聚集效果，同時促進FeTiO₃的還原以及Fe顆粒粗化。為后續磁選分離Fe以及鹽酸浸出富集Ti提供了創新技術路線。

基于光電流法的鈦白粉耐候性快速評價方法研究

袁浩民, 鐘山, 唐思揚, 周雪梅, 李紅嬌, 魯峰, 梁斌

2025, 46(4): 35-42. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.005

摘要(187) HTML (125) PDF(9)

摘要:
鈦白粉具有較好的光催化活性，通常需對其進行后處理以抑制光催化活性并提高其耐候性。而評估鈦白粉光催化活性對基材耐候性的影響通常耗時較長，難以滿足實際生產過程中快速檢測以反饋指導工藝調整的需求。基于光電流測試法，融合炭黑底色法，結合不同鈦白粉在聚丙烯 (PP) 樹脂和聚氯乙烯 (PVC) 樹脂體系中的紫外加速老化結果，驗證光電流測試方法作為鈦白粉在PP、PVC體系中耐候性快速評價手段的實用性。結果表明，以光澤度保有率 (G_r) 作為老化程度的量化指標，通過光電流與分散性參數可較好地定量預測不同鈦白粉在PP與PVC體系中的耐候性。可為鈦白粉在不同體系中耐候性的快速評價方法開發提供指導，進而為鈦白粉工藝優化提供支持。

仿生骨結構AZ91-Ti交叉復合材料顯微組織和力學性能研究

謝湘中, 蔡偉通, 高鵬飛, 張玉檜, 韓勝利, 鄭開宏, 潘復生

2025, 46(4): 43-51, 79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.006

摘要(285) HTML (72) PDF(22)

摘要:
采用粉末冶金法結合無壓滲透技術制備了仿生骨結構AZ91-Ti交叉復合材料，實現了強度和斷裂韌性的同時提升。微觀測試表明，Ti相連續分布且呈特定仿生骨架結構，Mg相交織于復合Ti骨架的連通孔中。AZ91-Ti界面處形成鋸齒狀Al₂Ti相，增強了界面結合強度。力學測試表明，體積分數為50%的AZ91-Ti交叉復合材料具有最佳力學性能，屈服強度、抗拉強度、斷裂韌性分別為383 MPa±3.5 MPa、489 MPa±4.9 MPa、36.2 MPa·m^0.5。復合材料強度的提升來源于高仿生Ti骨架的載荷作用以及優異的界面結合，復合材料的增韌行為來源于Ti骨架仿生結構引起的裂紋繞曲以及Ti相拔出的能量逸散。

析出強化型TB9合金組織調控及抗疲勞裂紋擴展機制研究

張昭, 滕艾均, 董恩濤, 馬知未, 王佳樂, 苑子凱, 郭杰, 方強

2025, 46(4): 52-58. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.007

摘要(164) HTML (77) PDF(11)

摘要:
研究了不同熱處理制度對TB9（Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr）鈦合金alpha（α）相和力學性能的影響。結果表明，當固溶溫度從800 ℃上升至810 ℃，后續采用相同時效工藝時，雖然beta（β）晶粒尺寸略微長大，但其抗拉強度顯著降低。采用相同固溶工藝時，500 ℃時效8 h出現了無α相析出區域，隨著時效時間的延長，α析出相分布特點由非均勻逐漸轉變為彌散分布，抗拉強度在時效16 h出現峰值。根據微觀組織演變規律，采用800 ℃-0.5 h, 自然空氣冷卻（AC）+500 ℃-16 h, AC與810 ℃-0.5 h, AC+520 ℃-8 h, AC兩種熱處理制度時，獲得相似微觀組織，但前者的拉伸和疲勞性能明顯優于后者。雖然兩種合金的疲勞裂紋擴展機制均表現為粗糙度誘導裂紋閉合效應，但是通過對疲勞數據進行歸一化處理，其結果進一步證實了α相尺寸和分布均勻性對力學性能影響顯著。

不同成分鈦合金焊絲激光-電弧復合焊接熔敷金屬組織與性能研究

鄒升光, 何明濤, 王大鋒, 姜彤, 周洪剛, 張文治, 何逸凡

2025, 46(4): 59-65. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.008

摘要(194) HTML (89) PDF(7)

摘要:
為探明激光?電弧復合焊接中鈦合金焊絲熔敷金屬組織性能的演變，分別以Ti-6Al-4V和Ti-4Al-3V-1.5Zr焊絲為焊材，利用擺動激光-MIG復合焊接工藝制備鈦合金焊絲熔敷金屬，采用X射線探傷、OM、SEM和EBSD分析熔敷金屬的缺陷、組織、物相成分、晶粒尺寸和斷口形貌。采用拉伸試驗機、沖擊試驗機及維氏硬度儀測試熔敷金屬的強度、沖擊功和硬度。結果表明：擺動激光-MIG復合焊接鈦合金熔敷金屬內部無明顯氣孔和裂紋；Ti-6Al-4V焊絲熔敷金屬由針葉狀α相和網籃狀β相組成，晶粒較小，平均晶粒尺寸約7.96 μm，硬度（HV0.2）、抗拉強度和沖擊吸收功分別為257、1057 MPa和41.7 J；Ti-4Al-3V-1.5Zr焊絲熔敷金屬主要由片層狀α相構成，晶粒較大，平均晶粒尺寸為8.96 μm，硬度和抗拉強度較低，而沖擊吸收功較大，沖擊吸收功49.6 J。這與擺動激光復合焊熔敷工藝、Ti-6Al-4V中V元素的第二相強化和晶粒細化作用密切相關。

TA1鈦合金薄板點環掃描激光焊縫成形與組織性能研究

劉珂, 余騰義, 楊培慶, 李耿, 張帥, 高明

2025, 46(4): 66-73. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.009

摘要(199) HTML (159) PDF(7)

摘要:
針對0.5 mm厚TA1鈦合金薄板，采用點環掃描激光的新型焊接方式，研究了工藝參數對焊縫成形與組織性能的影響。采用單因子試驗方法，每次僅改變一個參數，固定其它參數不變。各工藝參數不變時的基準數值分別為：中心功率P_z=800 W，外環功率P_w=1200 W，焊接速度v=100 mm/s，掃描頻率F=300 Hz。改變某一個參數時，其變化范圍分別為：中心功率P_z=200～800 W，外環功率P_w=1200～1800 W，焊接速度v=40～100 mm/s，掃描頻率F=100～400 Hz。研究結果表明：點環掃描激光相比非掃描激光，兼具大熔寬與淺熔深的特點，非常適合薄板焊接；相比普通掃描激光，不僅熔深與熔寬更大，同時焊縫表面成形更光滑、美觀，因焊縫余高凸起造成的應力集中也更小。點環掃描激光焊縫顯微組織為α相。點環激光的中心功率與外環功率變化對焊縫顯微組織、接頭抗拉強度與延伸率的影響不顯著。焊縫抗拉強度達到母材的95%～96%，延伸率達到母材的54%～60%。

TC4B鈦合金擺動激光-MIG復合焊接頭組織與性能研究

姜彤, 王大鋒, 鄒升光, 張文治, 張龍, 何逸凡

2025, 46(4): 74-79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.010

摘要(177) HTML (97) PDF(6)

摘要:
采用擺動激光-MIG復合焊焊接20 mm厚TC4B鈦合金板，研究焊接接頭的顯微組織，對比有無擺動對焊接接頭抗拉強度以及沖擊性能的影響，分析焊接接頭的疲勞性能。結果表明：焊接熱影響區分為粗晶區和細晶區，粗晶區高溫區域停留時間較長，α相可以完全轉變為高溫β相，冷卻開始β相向α′相轉變，形成馬氏體組織；細晶區加熱溫度不足以使α相完全轉變為高溫β相，冷卻開始β相向α′相的轉變不徹底，最終形成α相和α′相。擺動焊接接頭抗拉強度為985 MPa，沖擊功為42.6 J。擺動焊接接頭的極限疲勞強度為464 MPa，疲勞裂紋起源于內部氣孔，疲勞裂紋擴展區主要為韌性疲勞裂紋，瞬斷區有大量的韌窩出現。

硅灰-黃磷渣-高鈦型高爐渣三元復合摻合料的制備與性能研究

蘇達剛, 魯莉, 龍釗永, 周孝軍, 周賢良, 敖進清

2025, 46(4): 80-87. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.011

摘要(264) HTML (122) PDF(15)

摘要:
高鈦型高爐渣活性較低是限制其在混凝土中單獨作為摻合料應用的主要因素之一。為解決這一問題，制備了硅灰-黃磷渣-高鈦型高爐渣三元復合摻合料，研究其對水泥膠砂流動度比與活性指數的影響。結合XRD、SEM-EDS微觀測試手段，分析了不同摻合料對水泥膠砂性能的影響機理。結果表明：隨著硅灰-黃磷渣的摻入，水泥膠砂的流動度比會下降，且硅灰的影響大于黃磷渣。三元復合摻合料的活性指數較高鈦型高爐渣單獨作為摻合料時得到了明顯的提升。高鈦型高爐渣：硅灰：黃磷渣占比為5:2:3時7 d和28 d齡期的活性指數最優，分別達到了76.9%和100.2%，滿足II級摻合料對活性指數的要求。微觀測試表明，硅灰-黃磷渣的摻入能消耗片狀Ca(OH)₂，生成更多絮凝狀膠體C-S(A)-H與針棒狀AFt的水化產物，形成相互交錯、致密的網狀結構，從而增強水泥膠砂的強度。

提釩轉爐污泥中鎵和鐵選擇性分離研究

姜洋, 秦治峰, 王奎, 楊珍, 劉娟

2025, 46(4): 88-94, 165. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.012

摘要(169) HTML (78) PDF(15)

摘要:
采用酸浸法對冶煉流程中的提釩轉爐污泥進行了鎵的浸出試驗，考察了鎵在提釩轉爐污泥中的賦存狀態及多種因素對鎵浸出率的影響，包括酸濃度、液固比、反應溫度、反應時間和攪拌速率等。結果表明，鎵離子主要賦存在氧化鐵的晶格中，鹽酸可作為有效浸出試劑破壞氧化鐵的晶格，在鹽酸濃度為5 mol/L，反應時間1 h，反應溫度60 °C，液固比為5：1時鎵的浸出率為90%。利用元素沉淀pH值的差異可有效分離鎵和鐵，進而得到富鎵料，與提釩轉爐污泥對比，富鎵料中的鎵富集24倍。該研究成果有望為實現釩鈦磁鐵礦中高附加值關鍵金屬的提取提供技術支撐。

釩鈦尾礦改性及尾礦基膠凝材料制備研究

李翠, 陳濤, 張俊, 羅少琛, 張肖, 胡麗麗

2025, 46(4): 95-102. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.013

摘要(174) HTML (97) PDF(14)

摘要:
以攀西地區釩鈦尾礦為原材料，通過物理和復合化學改性技術激發其潛在的膠凝活性，進而制備釩鈦尾礦基膠凝材料。通過對所制備材料的微觀性能進行分析，探討膠凝材料體系的水化產物、微觀結構的演變過程。結果表明，經機械力活化與化學復合改性處理后，釩鈦尾礦養護28 d活性指數顯著提升，由原始的60%提升至84%。當條件為釩鈦尾礦45%、提鈦渣20%、鈣質材料5%、硫質材料15%和水泥熟料15%時，所制備的釩鈦尾礦基膠凝材料展現出良好的力學性能，養護28 d抗壓強度達到33.1 MPa，與32.5級水泥相當，表明該材料在非結構工程領域具有潛在的應用前景。

雙碳目標下CO₂化學轉化技術的研究進展

李函霏, 劉芳, 安寧, 孫中琦, 陳鵬, 王飛

2025, 46(4): 103-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.014

摘要(161) HTML (80) PDF(7)

摘要:
為了應對全球氣候變化的嚴峻挑戰，我國明確提出碳中和的戰略目標。發展CO₂利用技術是實現雙碳目標的關鍵。通過CO₂利用技術將CO₂轉化為有價值的產品和資源，不僅可以實現CO₂排放的減量化，還可以帶來經濟效益。基于雙碳目標的戰略需求與CO₂利用技術的發展趨勢及重要性，重點綜述了我國CO₂化學轉化技術的研究進展，系統分析了光催化、電催化、熱催化還原三大技術路線的研究現狀，探討了這些技術面臨的挑戰和潛在的解決方案。最后，對我國CO₂化學轉化技術的未來發展提出了建議。

離心粒化-水幕冷卻過程中半鋼熔滴的運動換熱行為研究

賀文超, 劉增昊, 呂學偉

2025, 46(4): 111-118. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.015

摘要(222) HTML (79) PDF(15)

摘要:
離心粒化-水幕冷卻過程中半鋼熔滴依次與蒸汽、水幕、蒸汽進行熱量交換，研究熔滴的運動換熱行為對于粒化裝置和水幕工藝設計具有重要意義。建立了熔滴飛行動力學模型和換熱模型，通過模擬計算分析了轉杯轉速、熔滴粒徑、水幕流速和水幕厚度等因素對熔滴飛行軌跡和溫度影響。研究結果表明，熔滴到達裝置側壁時在垂直方向的飛行距離隨著轉杯轉速、熔滴粒徑的增大以及水幕流速、水幕厚度的減小而減小。其中轉杯轉速對熔滴飛行軌跡的影響較大，當轉速由15 r/s增大至30 r/s時，熔滴在垂直方向的飛行距離由0.410 m減至0.094 m。熔滴到達裝置側壁時的溫度隨著轉杯轉速、熔滴粒徑的增大以及水幕流速、水幕厚度的減小而增大。其中水幕厚度對熔滴的溫度影響較大，當厚度由1 mm增大至4 mm時，顆粒溫度由1127.41 K降至796.29 K。

RH插入管粘渣層分析與粘渣機理研究

李福申, 張敏, 楊鵬, 梁小平, 白旭旭, 王雨, 王騰飛

2025, 46(4): 119-126. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.016

摘要(144) HTML (96) PDF(6)

摘要:
針對重軌鋼RH精煉過程中出現的RH插入管粘渣問題，對RH插入管表面粘結物進行現場取樣，分析了其化學成分及物相組成特征，結合RH插入管外層澆注料與熔渣的相互作用以及熔渣冷凝析出的熱力學分析，探討了重軌鋼精煉過程中RH插入管的粘渣機理。研究表明：RH插入管表面粘結物主要由Al₂O₃、 CaO、 SiO₂和MgO等成分組成，形成的鎂鋁尖晶石（MgO·Al₂O₃）、鎂橄欖石（2MgO·SiO₂）以及鋁硅酸鈣（2CaO·Al₂O₃·SiO₂）等高熔點物相是插入管粘渣的重要原因。插入管的粘渣機理可描述為：在插入管使用期間，由于溫度交替變化，其表面持續發生熔渣的“粘性粘結”和“析出性粘結”使得插入管粘渣層不斷增厚而難以自行脫落，導致RH插入管的嚴重粘渣。

430不銹鋼保護渣結晶型渣圈生長過程分析

王杏娟, 宋元龍, 朱立光, 張建宇, 司旭林, 鄭雪龍

2025, 46(4): 127-134. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.017

摘要(131) HTML (93) PDF(7)

摘要:
某鋼廠430不銹鋼采用進口保護渣常常形成過大的渣圈，影響鑄坯的質量。為了明晰其渣圈長大原因，采用結晶器渣膜熱流模擬儀，制取1450 ℃條件下430不銹鋼保護渣結晶型渣圈，并利用掃描電鏡分析其微觀結構，以探究渣圈生長過程。同時，使用Factsage軟件進行熱力學模擬，并與XRD試驗結果對比。結果發現：高熔點的硅酸二鈣、硅灰石、黃長石和槍晶石優先析出冷凝在器壁上，形成初始結晶型渣圈，占35%；隨后，較低熔點的菱硅鈣鈉石黏附在此層，占20%；最后，夾雜少量霞石的槍晶石逐漸附著在已形成的渣圈上，占45%。通過對這一過程的分析，揭示了430不銹鋼保護渣結晶型渣圈的形成機制，為控制渣圈生長提供了理論依據。

堿金屬氧化物對CaO-Al₂O₃保護渣熔體結構和黏性特性的影響

張曉博, 田勇, 劉承軍

2025, 46(4): 135-141. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.018

摘要(117) HTML (57) PDF(7)

摘要:
低反應性CaO-Al₂O₃基保護渣可以大幅降低高鋁鋼連鑄過程中的渣-鋼反應強度，但此類保護渣黏度較大，結晶性能較強，易在結晶器彎月面處產生較大渣圈，造成鑄坯缺陷。采用分子動力學模擬方法結合黏度測試試驗，解析同為堿金屬氧化物的Li₂O、Na₂O和K₂O對CaO-Al₂O₃基保護渣熔體結構和黏性特性影響的異同，結果表明，堿金屬氧化物對[AlO₄]^5?四面體進行電荷補償遵循Li₂O<Na₂O<K₂O的順序，對鋁酸鹽網絡結構的解聚能力遵循Li₂O>Na₂O>K₂O的順序。

高頻感應加熱燒結與熱等靜壓燒結對粉末高速鋼組織和性能影響研究

溫家昕, 施麒, 周舸, 陳立佳, 劉辛, 殷福星, 梁盛隆, 王學林, 尚成嘉

2025, 46(4): 142-149. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.019

摘要(149) HTML (76) PDF(5)

摘要:
以國產氣霧化高速鋼粉末為原料，通過高頻感應加熱燒結和熱等靜壓燒結兩種工藝制備粉末高速鋼，研究了不同工藝對材料致密化、微觀組織和力學性能的影響。結果表明，高頻感應加熱燒結工藝在短時低壓下可制備出致密度接近95%的粉末高速鋼，雖略低于熱等靜壓工藝，但生產效率更高；在微觀組織上，兩種工藝制備的粉末高速鋼表現出顯著差異：高頻感應加熱燒結粉末高速鋼由鐵素體基體與大量類網狀碳化物組成，熱等靜壓燒結粉末高速鋼則由鐵素體基體與大量均勻分布的條塊狀碳化物組成。雖然高頻感應加熱燒結粉末高速鋼的顯微硬度、屈服強度、抗拉強度與延伸率略低于熱等靜壓燒結樣品，但性能仍相近。高頻感應加熱燒結工藝能夠在短時間和低成本條件下制備出性能優異的粉末高速鋼產品，特別適用于對成本和生產周期有較高要求的工業領域。

鎳基高溫合金真空自耗過程的數值模擬研究

唐平梅, 蔣世川, 夏長林, 周揚, 王瑞, 劉影

2025, 46(4): 150-159. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.020

摘要(126) HTML (89) PDF(10)

摘要:
利用Meltflow-VAR軟件對鎳基高溫合金真空自耗過程進行了數值模擬研究，模擬分析了真空自耗冶煉過程不同階段電磁分布、熔池流動傳熱、形態尺寸演化特征，探究了整個冶煉過程黑斑缺陷形成傾向大小及原因，同時研究了氦氣壓力對熔池流動傳熱、形態尺寸及黑斑缺陷形成的影響規律。結果表明，真空自耗冶煉過程中，電勢主要位于鑄錠上表面心部，而磁感應強度主要位于鑄錠上表面邊部，金屬熔池流動主要受到熱浮力的驅動。分布在鑄錠表面及內部的電場強度、電流密度、洛倫茲力以及金屬熔池尺寸、熔池流動強度等參數在起弧階段逐漸增大，在穩態階段逐漸保持穩定，而在熱封頂階段逐漸減小。整個冶煉過程，隨著鑄錠在縱向方向的生長，底部結晶器底板的冷卻效果減弱，熱封頂氦氣壓力減小，低熔速保溫時間較長會導致鑄錠上部熱封頂附近位置容易出現黑斑缺陷。增大氦氣壓力能減小熔池尺寸，減輕鑄錠偏析，但持續增大氦氣壓力改善鑄錠偏析缺陷的效果會逐漸變得不顯著。最后將試驗解剖的與模擬預測的自耗錠熔池深度進行對比，驗證了所建數學模型的合理性。

Ti對304B7凝固組織及熱變形性能的影響

張斯龍, 楊禮林, 張文煅, 趙莉萍

2025, 46(4): 160-165. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.021

摘要(120) HTML (100) PDF(10)

摘要:
以304B7不銹鋼為研究對象，添加不同含量的Ti元素熔鑄成試驗鋼，使用熱模擬機對其進行熱壓縮模擬熱軋過程。采用光學顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、電子探針對鑄態、熱壓縮后試驗鋼的物相、顯微組織進行分析。結果表明，鑄態試驗鋼中存在大量連續網絡狀的共晶硼化物，隨著Ti的加入，部分硼化物由長條狀(Fe,Cr)₂B轉變為顆粒狀TiB₂。熱壓縮后的試驗鋼奧氏體晶粒沿壓縮方向被拉長，硼化物由長條狀破碎為短棒狀。熱壓縮溫度越高，試驗鋼變形抗力越小，含0.5%Ti的試驗鋼熱壓縮時峰值流變應力相對最小，熱加工塑性較好。

鈮析出物對X80管線鋼抗氫致裂紋性能的影響

任振漁, 宋波, 許國方, 程文森

2025, 46(4): 166-173. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.022

摘要(152) HTML (98) PDF(7)

摘要:
研究了Nb含量對X80管線鋼中析出相特征、氫擴散行為、抗氫致裂紋(HIC)性能的影響。結果表明：隨著鋼中Nb含量增加，在相同的統計面積下，鋼中納米級析出相數量由Nb1鋼（含鈮0.04%）中的87個增加到Nb3鋼（含鈮0.12%）中的506個，鋼中NbC占比由64.82%增加到98.22%。氫原子在鋼中的擴散系數由Nb1鋼中的1.63×10^?6 cm²/s降低到Nb3鋼中的9.35×10^?7 cm²/s。鋼中裂紋的擴展模式由Nb1鋼中沿晶、穿晶混合變為Nb2、Nb3鋼中的以穿晶為主。納米級NbC可作為氫陷阱捕獲鋼中可擴散氫原子，降低氫原子的聚集和鋼中氫致裂紋的萌生。當鋼中Nb含量為0.12%時，鋼的抗HIC性能最好。

Nb-Ti微合金鋼中第二相粒子對奧氏體晶粒長大行為的影響

黃健, 徐海健, 龐宗旭, 張建平, 王勇, 李天怡

2025, 46(4): 174-181. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.023

摘要(136) HTML (92) PDF(8)

摘要:
對Nb-Ti微合金化鋼在1050～1250 ℃條件下分別進行5～240 min等溫奧氏體化的熱處理試驗，研究其奧氏體晶粒長大行為，利用Thermo-calc及TEM對不同加熱工藝下的第二相粒子進行分析，通過HUMPHREYS理論對晶粒長大方式進行了預測。結果表明：隨著奧氏體化溫度的升高，NbC粒子中的Nb/Ti質量比逐漸減小，1050～1100 ℃保溫1 h時晶粒尺寸細小均勻，溫度升高至1150 ℃時發生晶粒異常長大現象，1250 ℃加熱時晶粒尺寸粗化明顯，各工藝下晶粒的實際長大方式與HUMPHREYS模型預測相同。綜合考慮加熱過程中奧氏體晶粒尺寸及微合金元素的溶解與析出規律，試驗鋼的最佳加熱溫度為 1200 ℃左右。

碲對38MnVS非調質鋼腐蝕性影響研究

周群翔, 徐瑞軍, 吳文博, 曾凡正, 李杰, 徐翔宇, 付建勛

2025, 46(4): 182-189, 196. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.024

摘要(163) HTML (97) PDF(5)

摘要:
開展三電極系統電化學試驗，分析碲添加對非調質鋼腐蝕性的影響，利用掃描電鏡（SEM）和電子探針（EDS）對鋼中硫化物進行表征分析，對電化學腐蝕試驗結果進行詮釋。結果表明：隨著鋼中碲含量的增加，鋼的自腐蝕電位升高，腐蝕傾向減小；少量碲（0.026%）固溶在硫化錳中，鋼的腐蝕電流最小，為5.13×10^?6 A，耐蝕性能最好。鋼中加入碲后，MnTe包裹在MnS周圍，導致夾雜物長寬比明顯減小，長條狀硫化物轉變為橢球狀，分布更加均勻，有效降低了硫化物周圍的應力集中。

基于高速攝影和FLUENT的MIG焊接熔滴過渡研究

吉光亞, 李科, 常瀚文, 胡嘉睿, 張資政

2025, 46(4): 190-196. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.025

摘要(134) HTML (97) PDF(5)

摘要:
針對304L不銹鋼MIG焊接過程中的熔滴過渡現象，運用FLUENT軟件進行數值模擬，借助高速攝影系統進行拍攝，對焊接電流分別為150、180 A和 260 A時的熔滴過渡形態特征和頻率進行分析。研究結果顯示，隨著焊接電流的增大，熔滴所受電磁收縮力和等離子流力逐漸占據主導地位；隨著熔滴溫度逐漸升高，表面張力隨之變小，使得熔滴從焊絲末端分離所需的重力減小，導致熔滴直徑逐漸變小，過渡頻率逐漸加快，依次呈現出大滴過渡、射滴過渡和射流過渡。通過對比三組焊接電流的高速攝影和數值模擬結果，二者在過渡周期、特征時間和熔滴尺寸等方面的試驗值與模擬值相似度均分別超過87%、90%、91%，表明所采用的數值模擬模型具有較高的可靠性。

離心式壓縮機閉式葉輪葉片開裂原因分析

史寧崗, 黃盛華, 陳松, 劉方超, 陳曉磊

2025, 46(4): 197-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.026

摘要(163) HTML (117) PDF(6)

摘要:
某輸送天然氣所用的離心式壓縮機中閉式葉輪在投入生產5年后，對其進行維護保養時發現多處葉片根部產生裂紋。為明確葉片裂紋的產生原因，對失效樣品進行化學成分分析、拉伸試驗、硬度測試以及金相分析，并選取一處裂紋進行開裂原因分析。結果表明：葉片與前蓋板處的釬焊焊縫焊接過程中產生缺陷，葉片焊縫R角位置在運行時于缺陷處生成裂紋，服役時受交變載荷的作用發生疲勞擴展進入葉片，導致葉片發生開裂。因此，針對葉輪制造時的焊接質量以及后續出廠質量驗收必須進行嚴格把控，增加無損檢測手段確保產品質量過關，可減少或避免類似情況出現。

留言板

2025年第46卷第4期

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