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氮摻雜對銳鈦礦相TiO₂的電子結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的影響研究

尹翔鷺, 滕艾均, 曾澤華, 張東彬, 代宇, 毋偉

2022, 43(2): 1-6. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.001

摘要(995) HTML (118) PDF(93)

摘要:
通過氮原子取代不同位置的Ti或者O原子，構(gòu)建了三種不同摻雜結(jié)構(gòu)的氮摻雜TiO₂：O-Ti-N、Ti-O-N和N-Ti-N。基于密度泛函理論，第一性原理計算研究了三種氮摻雜結(jié)構(gòu)對于TiO₂的晶體結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度和光學(xué)性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明：三種摻雜結(jié)構(gòu)都可以穩(wěn)定地存在于TiO₂中，符合文獻(xiàn)報道。氮原子的摻雜顯著降低了TiO₂的禁帶寬度。由于N 2p和O 2p之間的雜化作用，在禁帶區(qū)域形成雜質(zhì)能級，降低了激發(fā)電子向?qū)кS遷所需的能量。Ti-O-N摻雜結(jié)構(gòu)的TiO₂吸收光譜發(fā)生了明顯的紅移現(xiàn)象，說明該結(jié)構(gòu)更有利于提高TiO₂在可見光范圍的光催化活性。

脫硝催化劑載體二氧化鈦制備研究進(jìn)展

李化全, 邱貴寶, 呂學(xué)偉

2022, 43(2): 7-14, 20. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.002

摘要(832) HTML (141) PDF(79)

摘要:
脫硝催化劑載體二氧化鈦（TiO₂）以其優(yōu)異的性能在SCR煙氣脫硝催化劑行業(yè)中得以廣泛應(yīng)用，并成為應(yīng)用研究的熱點。綜述了近年來國內(nèi)外采用液相法和固相法制備脫硝催化劑載體二氧化鈦的工藝技術(shù)的研究情況和負(fù)載活性組分的脫硝催化劑載體二氧化鈦的研究情況，比較分析了不同研究工藝制備方法的原理、特點、優(yōu)缺點和研究進(jìn)展，展望了脫硝催化劑載體二氧化鈦的應(yīng)用前景。闡明了脫硝催化劑載體TiO₂制備中工業(yè)化和工程應(yīng)用中的不足和研究方向，指出了制備方法中依托硫酸法的改進(jìn)提升獲得大比表面積、高活性、低成本等指標(biāo)的脫硝催化劑載體TiO₂粉體依然是研究重點和發(fā)展趨勢。

金紅石二氧化鈦粒徑與藍(lán)相指標(biāo)的相關(guān)性研究

劉嬋, 路瑞芳, 孫薔, 石瑞成, 吳健春

2022, 43(2): 15-20. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.003

摘要(435) HTML (119) PDF(54)

摘要:
采用不同的K₂O、P₂O₅、ZnO鹽處理配方處理偏鈦酸，煅燒后得到金紅石含量合格的硫酸法鈦白初品，檢測藍(lán)相指標(biāo)SCX、ZS90平均粒徑Z-Ave和SEM平均粒徑，并通過線性擬合和回歸等手段分析三者之間的線性相關(guān)性。結(jié)果表明，鈦白初品的ZS90平均粒徑Z-Ave和SEM平均粒徑與SCX的線性相關(guān)性指標(biāo)Pearson相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到了?0.957和?0.935，說明該兩項粒徑指標(biāo)大小均與SCX值成負(fù)線性相關(guān)性。SCX與Z-Ave線性回歸方程的R-Sq達(dá)到了91.6%，SCX與SEM平均粒徑線性回歸方程的R-Sq達(dá)到了87.5%，線性回歸結(jié)果表明，采用SCX值對Z-Ave的預(yù)測有效性要稍高于對SEM平均粒徑的預(yù)測有效性。鈦白粉廠家可將常規(guī)監(jiān)測指標(biāo)SCX值帶入相應(yīng)的擬合方程式來對產(chǎn)品粒徑進(jìn)行統(tǒng)計分析和跟蹤，并據(jù)此對工藝技術(shù)進(jìn)行調(diào)整。

攀西某選廠選鈦浮選動力學(xué)特性研究

譚世國, 樊學(xué)賽, 蔣仁東, 羅榮飛

2022, 43(2): 21-24. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.004

摘要(438) HTML (99) PDF(39)

摘要:
針對攀西某選廠粗粒浮選流程，研究了選鈦浮選機(jī)的動力學(xué)特性。利用排水取氣法對不同作業(yè)的浮選機(jī)的充氣量和空氣分散度進(jìn)行了測試。結(jié)果表明：鈦粗掃選充氣量0.16～0.51 m³/(m²·min)。直流槽浮選機(jī)空氣分散度明顯優(yōu)于吸漿槽浮選機(jī)。浮選機(jī)內(nèi)礦化氣泡從距溢流堰深度1000 mm運(yùn)動到200 mm的過程中，攜帶的礦物品位幾乎不變，氣泡負(fù)載基本相當(dāng)，說明粗選礦化氣泡運(yùn)動至距溢流堰深度1 000 mm后比較穩(wěn)定，礦物顆粒粘附在氣泡上較難脫落。浮選機(jī)內(nèi)存在較為明顯的分層現(xiàn)象，即距溢流堰1 500 mm以下礦漿濃度相差不大，隨著距溢流堰深度減小，濃度明顯下降。

從含釩頁巖中提取五氧化二釩的研究進(jìn)展

亢選雄, 葉國華, 朱思琴, 梁雪崟

2022, 43(2): 25-34. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.005

摘要(695) HTML (139) PDF(58)

摘要:
介紹了含釩頁巖提釩的主要環(huán)節(jié)，包括預(yù)富集、焙燒、浸出等，分析討論了各環(huán)節(jié)的優(yōu)缺點。含釩頁巖的預(yù)富集可以提高原礦中釩的品位、降低礦石處理量、提高含釩頁巖資源的有效利用率，但對礦石性質(zhì)要求較高；焙燒可以有效地破壞含釩頁巖的晶體結(jié)構(gòu)、促進(jìn)低價釩向高價釩的轉(zhuǎn)化，但存在效率較低、能耗較高和潛在污染等問題；直接酸浸工藝能有效浸取以吸附形式存在的含釩頁巖中的釩，但對于以類質(zhì)同象賦存于云母晶格中的含釩頁巖適用性較差；新型浸出技術(shù)（如超聲波浸出、微波浸出、微生物浸出技術(shù)等）強(qiáng)化了對含釩礦物晶體結(jié)構(gòu)的破壞，但受技術(shù)和設(shè)備發(fā)展水平的限制，目前并未在工業(yè)上得到很好的應(yīng)用。

熔融釩渣還原提鐵過程中的黏度特性研究

王寧, 陳敏, 張靈犀

2022, 43(2): 35-40. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.006

摘要(335) HTML (89) PDF(34)

摘要:
研究了在切削廢料還原熔融釩渣提鐵的工藝進(jìn)程中熔渣體系黏度的變化規(guī)律，并通過對釩渣體系熔體結(jié)構(gòu)的研究，從微觀結(jié)構(gòu)角度揭示了熔體中結(jié)構(gòu)單元對宏觀黏度的作用機(jī)理。結(jié)果表明，隨還原反應(yīng)進(jìn)行，渣中FeO含量不斷降低，SiO₂含量增加，渣中自由氧離子減少，無法破壞硅酸鹽的鏈、環(huán)狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致渣中孤立體、二聚體等簡單硅酸鹽結(jié)構(gòu)單元減少，鏈、層狀等復(fù)雜硅酸鹽結(jié)構(gòu)單元增加，熔體聚合度增強(qiáng)，渣系黏度逐漸增加。

工業(yè)純鈦TA2拉伸及低周疲勞性能的各向異性

梁遠(yuǎn)長, 常樂, 周昌玉

2022, 43(2): 41-47. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.007

摘要(881) HTML (127) PDF(84)

摘要:
為系統(tǒng)研究工業(yè)純鈦TA2拉伸性能及低周疲勞性能的各向異性，沿軋制方向（RD）、與RD呈30°方向（RD-30°）、與RD呈60°方向（RD-60°）及垂直軋制方向（TD）開展了室溫拉伸及低周疲勞試驗。結(jié)果表明：隨著取樣角度增加，屈服強(qiáng)度增加，屈強(qiáng)比上升，材料的塑性下降。基于Hollomon模型及Johnson-Cook模型對工業(yè)純鈦真實應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)行預(yù)測，發(fā)現(xiàn)Hollomon模型預(yù)測精度更高。低周疲勞試驗結(jié)果表明：不同取樣方向的試樣均呈現(xiàn)循環(huán)軟化特征，隨著取樣角度增加，恒定應(yīng)變幅下循環(huán)應(yīng)力幅值增加，總的應(yīng)變能密度增加，導(dǎo)致疲勞壽命呈下降趨勢。不同取向試樣的低周疲勞壽命滿足Manson-coffin經(jīng)驗關(guān)系式。

基于Ti-Si-Fe合金與B粉的TiB₂熔鹽法合成制備研究

程登峰, 張錦化, 王景然, 柯昌明

2022, 43(2): 48-55. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.008

摘要(499) HTML (115) PDF(32)

摘要:
以從高鈦型高爐渣中提取的Ti-Si-Fe合金和無定形硼粉為原料，在NaCl-KCl熔鹽中合成了TiB₂粉體，研究了反應(yīng)溫度、保溫時間、熔鹽量、B/Ti摩爾比對反應(yīng)進(jìn)程的影響。結(jié)果表明：提高反應(yīng)溫度或延長保溫時間均能促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，在850 ℃時開始有TiB₂生成，1100 ℃時反應(yīng)完全。熔鹽有促進(jìn)反應(yīng)過程的作用。元素分布表明，含F(xiàn)e的顆粒同時含Si，這與產(chǎn)物FeSi₂相對應(yīng)；大多數(shù)顆粒同時含有Si、Ti、B，說明在這些顆粒中產(chǎn)物TiB₂和Si是伴生在一起的；少數(shù)顆粒只含有Ti、B，對應(yīng)產(chǎn)物TiB₂。產(chǎn)物顆粒形貌有兩種，一種顆粒表面呈龜裂狀，有裂縫或微米級孔洞與顆粒內(nèi)部相連，這種顆粒同時含有TiB₂、Si或FeSi₂；另一種顆粒由片狀TiB₂組成。Ti-Si-Fe合金與B在熔鹽中的反應(yīng)機(jī)制為：在熔鹽促進(jìn)作用下，含鈦物中的Ti與B反應(yīng)生成TiB₂，釋放出Si及FeSi₂，大部分TiB₂以Si、FeSi₂為骨架形核并長大，從而維持了顆粒原有形貌，少量TiB₂在熔鹽中形核并長大形成片狀TiB₂的聚集體。合金相與B反應(yīng)完全的先后順序依次為：Ti₅Si₃、TiSi、TiFeSi₂和TiSi₂。

石墨烯/TiO₂復(fù)合材料的制備及其對甲基藍(lán)的降解

高微, 王俊, 李玉峰, 唐偉偉, 張喆

2022, 43(2): 56-61. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.009

摘要(331) HTML (97) PDF(16)

摘要:
光催化降解已成為污水處理領(lǐng)域發(fā)展最快的方法。為改善TiO₂的光催化性能，采用溶膠-凝膠法制備石墨烯(GN)/TiO₂復(fù)合材料，利用XRD、SEM對樣品的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，研究制備過程中煅燒溫度、煅燒時間以及石墨烯含量對GN/TiO₂復(fù)合材料光催化性能的影響。結(jié)果表明：所制備TiO₂為球狀形貌，粒徑為70～200 nm，分布在石墨烯的片層和邊緣。當(dāng)煅燒溫度為500 ℃，煅燒時間為20 min，石墨烯含量為5%時對甲基藍(lán)(MB)的光催化降解率最高，為87.21%。此外，研究了GN/TiO₂復(fù)合材料對甲基藍(lán)光催化降解的重復(fù)利用率，并探討了光催化機(jī)理，結(jié)果表明重復(fù)使用5次后，對甲基藍(lán)的降解率降低了17.64個百分點。

TC4鈦合金單絲MIG接頭疲勞損傷行為研究

張龍, 李清波, 戴宇, 陳東高, 何逸凡

2022, 43(2): 62-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.010

摘要(357) HTML (90) PDF(39)

摘要:
采用單絲MIG焊工藝焊接15 mm厚TC4鈦合金，對母材和焊接接頭的組織、拉伸性能、疲勞性能進(jìn)行分析測試。結(jié)果表明：焊接接頭分為母材、熱影響區(qū)和焊縫區(qū)3個部分，其中母材為α+β等軸組織，熱影響區(qū)為α+β和α′馬氏體組成的混合組織，焊縫區(qū)在強(qiáng)烈熱沖擊作用下，晶粒粗化，晶粒內(nèi)為α′馬氏體組織。接頭拉伸試樣斷裂在母材處，斷后延伸率為10.5%。母材和焊接接頭疲勞壽命隨著應(yīng)力水平的增加而減小，在高應(yīng)力水平下，母材疲勞壽命高于母材，低應(yīng)力水平下則相反；母材疲勞源位于試樣表面的劃痕處，接頭疲勞起源于內(nèi)部氣孔處，接頭疲勞擴(kuò)展區(qū)有許多二次裂紋，接頭擴(kuò)展區(qū)疲勞條帶間距小于母材，接頭和母材瞬斷區(qū)都有大量韌窩。

高純度五氧化二釩納米纖維布的優(yōu)化制備研究

倪偉, 彭碧君

2022, 43(2): 68-72. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.011

摘要(436) HTML (106) PDF(32)

摘要:
針對現(xiàn)有五氧化二釩納米材料特別是納米纖維布制備工藝復(fù)雜、成本高和效率低等問題，提供了一種高效制備五氧化二釩納米纖維布的方法：水熱反應(yīng)一步法，并初步研究了相關(guān)機(jī)理。經(jīng)產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性綜合考量，優(yōu)化的水熱反應(yīng)制備條件如下：溫度為180～200 ℃，時間為18～24 h，體系中鹽酸質(zhì)量濃度為1%～3%，釩源偏釩酸銨質(zhì)量濃度為1%～3%。所得五氧化二釩納米纖維布厚度在0.1～1 mm，纖維直徑為50～100 nm。具有良好的柔韌性、結(jié)構(gòu)均一性，且褶皺程度可調(diào)。

釩基電極材料在儲能領(lǐng)域的研究進(jìn)展

周華, 宋永昌, 劉進(jìn), 郝延蔚, 孫瑞敏, 周永恒, 張艷樹

2022, 43(2): 73-80. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.012

摘要(940) HTML (155) PDF(82)

摘要:
由于具有多變的價態(tài)、開放的結(jié)構(gòu)和較高的理論容量，釩基化合物被認(rèn)為是一種低成本和高性能的儲能材料，在鈉離子電池、鋰離子電池和超級電容器等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。對釩氧化合物、硫化釩和釩酸鹽等釩基電極材料進(jìn)行了歸納總結(jié)，在合理設(shè)計電極材料的基礎(chǔ)上通過改性或復(fù)合的方法進(jìn)一步提升其能量密度、功率密度和循環(huán)壽命，從理論和實際應(yīng)用上大大推動了釩基材料在儲能領(lǐng)域的研究發(fā)展。

四氯化鈦泥漿真空攪拌蒸發(fā)技術(shù)與應(yīng)用

許偉春, 代應(yīng)杰, 魏治中, 王麗娟

2022, 43(2): 81-86. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.013

摘要(525) HTML (197) PDF(41)

摘要:
為實現(xiàn)泥漿中四氯化鈦及有價金屬的高效回收利用，進(jìn)行了四氯化鈦泥漿真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)試驗，并設(shè)計了真空攪拌蒸發(fā)系統(tǒng)。利用余熱蒸汽加熱四氯化鈦，螺桿真空泵組提供較高真空度，攪拌槳葉對泥漿進(jìn)行攪拌，所得四氯化鈦干粉含濕率低于1%，四氯化鈦回收率達(dá)99%，有效解決了四氯化鈦泥漿難處理及泥漿中有價金屬難回收的問題。且該系統(tǒng)運(yùn)行對環(huán)境友好，設(shè)備運(yùn)行效率高，自動化程度高，適用于大規(guī)模的四氯化鈦生產(chǎn)。

鐵尾礦煅燒酸浸法制備白炭黑及動力學(xué)研究

張鵬, 陳星月, 任志峰, 李怡宏, 趙愛春, 何奕波

2022, 43(2): 87-93. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.014

摘要(426) HTML (81) PDF(23)

摘要:
鐵尾礦是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程的廢棄物，目前堆存量已超過百億噸，考慮其千億元以上的潛在價值，將其作為二次資源回收利用將成為必然趨勢。鐵尾礦成分主要以SiO₂為主，因此從鐵尾礦中提取SiO₂再利用是實現(xiàn)其資源化利用的重要發(fā)展方向。通過對河北某鋼廠鐵尾礦成分解析發(fā)現(xiàn)，其SiO₂的含量達(dá)到68.64%，其中硅的氧化物主要以石英、鈉長石、滑石等晶體形式穩(wěn)定存在于尾礦中。因此提出采用煅燒酸浸法制備白炭黑。具體工藝為：首先對鐵尾礦進(jìn)行高溫堿熔活化預(yù)處理，再通過酸浸法制備白炭黑。最終確定了最佳堿熔煅燒-酸浸工藝參數(shù)：活化溫度為850 ℃、活化時間為2 h、Na₂CO₃/SiO₂=1:1.5；酸浸過程溶液pH值為7，攪拌溫度60 ℃。在此條件下，鐵尾礦硅元素的提取率可達(dá)到86.43%，酸浸得到的白炭黑SiO₂含量達(dá)到92.26%。此外，對鐵尾礦不同升溫速率條件下的堿熔煅燒過程進(jìn)行了動力學(xué)研究，推導(dǎo)出堿熔煅燒過程的數(shù)學(xué)模型，為鐵尾礦活化焙燒工藝提供理論依據(jù)。

某釩鈦磁鐵礦尾礦制備加氣混凝土砌塊的研究

丁春江, 張凱峰

2022, 43(2): 94-100. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.015

摘要(301) HTML (101) PDF(25)

摘要:
以承德某釩鈦磁鐵礦尾礦為主要原料，采用免蒸壓的方法，制備了一種性能優(yōu)良的加氣混凝土砌塊，研究了配方組成對樣品干密度與抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：添加水泥與石灰使樣品的抗壓強(qiáng)度先增大后減小，干密度先減小后增大，添加礦渣可提高樣品的抗壓強(qiáng)度與干密度，添加Al粉造成樣品的抗壓強(qiáng)度與干密度下降。采用最佳配方（釩鈦磁鐵礦尾礦∶礦渣∶生石灰∶水泥∶石膏=6∶ 6∶4∶3∶1，鋁粉添加量為0.05%）可制備出抗壓強(qiáng)度為4.41 MPa，干密度為695 kg/m³的加氣混凝土砌塊。樣品經(jīng)28 d養(yǎng)護(hù)后，生成了托勃莫來石與水化硅酸鈣等水化產(chǎn)物。樣品孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，大量結(jié)晶良好的葉片狀及纖維狀的托勃莫來石與CSH相互交織，形成典型的“橋連”結(jié)構(gòu)，從而賦予樣品較低的導(dǎo)熱系數(shù)、優(yōu)良的耐熱性及環(huán)境安全性。為高效利用承德地區(qū)的釩鈦磁鐵礦尾礦提供了依據(jù)。

高鈦型高爐渣混凝土碳化深度試驗研究

汪杰, 李根, 梁月華, 干斌, 趙翼

2022, 43(2): 101-106. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.016

摘要(345) HTML (87) PDF(26)

摘要:
混凝土碳化造成鋼筋銹蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的主要原因。為研究攀枝花高鈦型高爐渣混凝土抗碳化性能，對不同強(qiáng)度高鈦型高爐渣混凝土進(jìn)行不同碳化時間的室內(nèi)加速碳化試驗，結(jié)果表明：高鈦型高爐渣混凝土強(qiáng)度越低，越容易被二氧化碳侵蝕；碳化時間越長，碳化現(xiàn)象越明顯。基于Fick第一定律，根據(jù)高鈦型高爐渣混凝土強(qiáng)度、碳化時間，建立了高鈦型高爐渣混凝土碳化深度預(yù)測模型。經(jīng)與試驗結(jié)果對比，吻合度高，驗證了預(yù)測模型準(zhǔn)確度。

釩鈦燒結(jié)礦軟熔滴落過程中的物相組成及化學(xué)成分變化規(guī)律研究

謝洪恩, 胡鵬, 鄭魁, 朱鳳湘

2022, 43(2): 107-117. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.017

摘要(384) HTML (186) PDF(50)

摘要:
釩鈦磁鐵精礦的入爐方式是攀鋼優(yōu)化高爐爐料結(jié)構(gòu)的重要內(nèi)容，對V和Ti在軟熔滴落過程中的遷移以及Ti(C,N)的生成有重要影響。目前釩鈦燒結(jié)礦是攀鋼高爐的主要爐料，約一半的釩鈦磁鐵精礦通過燒結(jié)礦進(jìn)入高爐。通過對釩鈦燒結(jié)礦在軟熔滴落過程中的物相組成和化學(xué)成分的變化規(guī)律進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在燒結(jié)礦的軟熔滴落過程中，Ti、V、Si、Mg、Al等元素逐漸從鈦赤鐵礦、鈦磁鐵礦、鐵酸鈣等物相遷移到渣相中，同時爐渣吸收焦炭的硫分和灰分。金屬鐵中Ti、Si、S和C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已達(dá)到甚至超過正常生產(chǎn)時的水平，V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖遠(yuǎn)低于正常生產(chǎn)時的水平，但在金屬鐵中的收得率遠(yuǎn)高于Ti、Si、S。燒結(jié)礦爐渣冷卻后形成的主要物相是黃長石，其次是鈣鈦礦和輝石。Ti和V主要賦存于鈣鈦礦中，其次是黃長石和輝石中。在軟熔過程中，生成的碳氮化鈦很少；在重熔滴落過程中，渣中碳氮化鈦顯著增加。

TiO₂對高鋁高爐渣性能和結(jié)構(gòu)的影響研究

閆華, 劉華軍, 陳布新, 扈玫瓏

2022, 43(2): 118-124. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.018

摘要(594) HTML (107) PDF(51)

摘要:
隨著國內(nèi)各鋼鐵企業(yè)高爐配加經(jīng)濟(jì)性較高的高鋁原料的增加，爐渣中Al₂O₃含量增加，渣鐵流動性變差，給高爐冶煉帶來一系列問題。以CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-TiO₂五元渣系為研究對象，通過相圖理論計算結(jié)合試驗研究和爐渣結(jié)構(gòu)分析，研究了高鋁渣中不同TiO₂含量（低鈦：5%，中鈦：15%，高鈦：25%）對高鋁高爐渣黏度、熔化性溫度的影響，并通過爐渣結(jié)構(gòu)研究解析了影響爐渣物化性能的原因。結(jié)果表明：固定堿度R₂為1.25，TiO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至25%過程中，爐渣熔化溫度先下降后增高，當(dāng)TiO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%時，爐渣液相析出相由斜長石類的鈣鋁硅酸鹽(Ca₂Al₂SiO₇)轉(zhuǎn)變?yōu)楦呷埸c鈦酸鈣（CaTiO₃），其熔點為1975 ℃，爐渣熔化溫度增加；TiO₂含量由低鈦5%增加至高鈦25%時，爐渣黏度和熔化性溫度均降低。溫度越高，爐渣流動性越好，渣中TiO₂以[TiO₆]^8-八面體結(jié)構(gòu)存在，可使渣中復(fù)雜硅氧網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)解體；TiO₂含量由5%增加至25%時，爐渣中復(fù)雜結(jié)構(gòu)單元Si(Q² + Q³)的含量降低，簡單結(jié)構(gòu)單元Si(Q⁰ + Q¹)的含量升高，Si(Q² + Q³)/Si (Q⁰ + Q¹)降低，爐渣結(jié)構(gòu)簡單化，即爐渣中無論是在低鈦、中鈦、還是高鈦含量，TiO₂在爐渣中起爐渣修飾子作用，對降低爐渣黏度、改善爐渣流動性有積極作用，可作為高鋁冶煉調(diào)控手段之一。

釩含量對稀土處理X80管線鋼微觀組織和析出相的影響

王樹丹, 宋波, 毛璟紅

2022, 43(2): 125-132, 177. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.019

摘要(359) HTML (135) PDF(31)

摘要:
針對國內(nèi)某X80管線鋼的抗腐蝕問題，在加入稀土（0.02%）處理后，設(shè)計三種不同釩含量（0.05%、0.10%、0.15%）的試驗鋼,通過光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡（SEM）、Thermo-Calc熱力學(xué)軟件、Fatesage7.0熱力學(xué)軟件、透射電子顯微鏡-能譜儀(TEM-EDS)等試驗儀器對鋼中組織和夾雜物的觀察分析，論述了稀土在鋼中對針狀鐵素體的生成機(jī)理。通過熱力學(xué)計算，研究不同釩含量梯度對試驗鋼微觀組織和析出相的影響。通過電化學(xué)技術(shù)檢測了不同釩含量試驗鋼在（3.5%）NaCl溶液中抗腐蝕性能。結(jié)果表明：稀土可以變質(zhì)夾雜物，誘導(dǎo)針狀鐵素體的形成。釩可以細(xì)化晶粒，從而起到細(xì)晶強(qiáng)化的作用。通過透射電鏡觀察，析出相的數(shù)量和平均尺寸都隨著釩含量的增加而增加，有效起到釘扎作用，從而提高鋼的強(qiáng)度。通過極化曲線和交流阻抗曲線看出，試驗鋼的抗腐蝕性能隨著釩含量的增加先增強(qiáng)后減弱。釩促進(jìn)鐵素體的形成，晶粒過細(xì)反而導(dǎo)致抗腐蝕性能減弱。

澆鑄過程底吹氬流量對金屬液溫度與凝固的影響

耿云飛, 鐘良才, 楊曉猛, 楊仕存, 張嶺, 賀龍龍

2022, 43(2): 133-139. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.020

摘要(433) HTML (97) PDF(40)

摘要:
采用低熔點Pb₁₈Sn₁₂In₂₁Bi₄₉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）合金，在不銹鋼的錠模中進(jìn)行澆鑄過程底吹氬試驗。利用熱電偶測定模內(nèi)不同位置的溫度，并采用掃描電鏡（SEM）對凝固試樣進(jìn)行鑄態(tài)相組織觀察，研究了澆鑄過程底吹氬對合金液溫度與合金凝固相組織的影響。試驗結(jié)果表明，澆鑄過程無底吹時，水平方向中心測溫點的溫度下降很緩慢，澆鑄結(jié)束后該點的溫度驟降到凝固等溫平臺溫度。當(dāng)澆鑄過程底吹氬時，中心點溫度以較快的溫降速率降低到凝固溫度。無底吹氬時，在豎直方向，合金液從下自上依次開始凝固，而底吹氬時，各監(jiān)測點幾乎同時開始凝固。在相同的冷卻條件下，澆鑄過程底吹氬顯著延遲模型下部的開始凝固時間。無底吹氬時檢測截面上富Sn相平均直徑在2.58 μm，當(dāng)進(jìn)行底吹氬時，可以有效改善凝固相組織粒徑分布，細(xì)化合金鑄態(tài)相組織，截面上富Sn相平均直徑約為1.89～2.20 μm, 較無底吹時降低了26.7%～14.7%。

Na₂O對CaO-SiO₂-Fe₂O₃-P₂O₅渣中磷的富集行為影響

何賽, 劉亞琴, 林路, 侯中曉, 黃芳, 胡硯斌

2022, 43(2): 140-145. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.021

摘要(460) HTML (99) PDF(30)

摘要:
通過MoSi₂高溫箱式爐試驗和FactSage、掃描電鏡及XRD等分析方法，對渣中Na₂O對含磷渣中磷的賦存形式、物相析出規(guī)律以及含磷渣中磷的富集行為的影響規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究。結(jié)果表明：對于CaO-SiO₂-Fe₂O₃-P₂O₅渣系，Na₂O的加入會取代nC₂S-C₃P固溶體中部分鈣，形成Na₂Ca₄(PO₄)₂SiO₄固溶體，隨著Na₂O進(jìn)一步增加直至過量時，前述反應(yīng)生成的高磷固溶體(Na₂Ca₄(PO₄)₂SiO₄)中Ca和Si組分的比例進(jìn)一步降低，逐漸富集成為更高磷固溶體Na₃PO₄，富磷相中磷的品位得以提高。隨著渣中Na₂O含量的增加，爐渣熔點明顯降低，富磷相中磷含量明顯增加，P₂O₅含量超過30%，完全滿足鋼渣磷肥對磷含量的要求。因此在煉鋼過程加入適量的Na₂O（低于6%）代替CaF₂作助熔劑造渣，可以促進(jìn)渣中磷富集，進(jìn)而改善含磷渣中磷資源回收作磷肥的效果。

Ce/Ce-Zr夾雜物誘導(dǎo)高強(qiáng)船板鋼中針狀鐵素體形核行為的研究

孟祥海, 王偉, 畢勝, 李運(yùn)剛

2022, 43(2): 146-151. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.022

摘要(459) HTML (158) PDF(25)

摘要:
研究了FH40高強(qiáng)船板鋼經(jīng)稀土合金化處理后夾雜物誘發(fā)鐵素體的變化行為，利用掃描電子顯微鏡（SEM）和能量衍射譜（EDS）等手段觀察分析了鋼中稀土夾雜物的形貌特征以及誘發(fā)形成IAF的行為機(jī)制。研究結(jié)果表明：經(jīng)Ce或Ce-Zr復(fù)合處理后，稀土復(fù)合夾雜物形狀得到球化，且均能誘發(fā)針狀鐵素體形成；單獨Ce處理形成的Al-Ce-O+MnS夾雜物誘導(dǎo)針狀鐵素體行為可用貧Mn區(qū)機(jī)制和惰性基底機(jī)理解釋，而Ce-Zr復(fù)合處理形成的Ce-Zr-O+MnS夾雜物誘導(dǎo)針狀鐵素體行為只能用貧錳區(qū)機(jī)制解釋。

熱軋加熱時間對稀土取向硅鋼抑制劑固溶行為的影響

韓強(qiáng), 楊禮林, 李濤, 孫明雙, 范靜, 郭曉雨

2022, 43(2): 152-156. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.023

摘要(446) HTML (145) PDF(32)

摘要:
借助OM、激光共聚焦顯微鏡、質(zhì)譜儀和電解萃取等設(shè)備和方法，研究了添加微量稀土La（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.0011%）的取向硅鋼在軋制前采用不同加熱保溫時間對抑制劑固溶行為的影響。結(jié)果表明：當(dāng)稀土取向硅鋼在1250 ℃分別保溫10、20、30 min后，試驗鋼晶粒尺寸隨保溫時間延長有先快后慢的長大趨勢；三種抑制劑元素Mn、Cu和Al均發(fā)生固溶，保溫時間對Mn和Cu兩種元素的固溶影響明顯，固溶量分別由69.8％和43.7％增加至84.2％和85.2％；隨著保溫時間的延長，稀土取向硅鋼中抑制劑的小尺寸未溶物逐漸減少直至消失，較大尺寸未溶物（300～600 nm）逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾〕叽缥慈芪镏鸩饺苋牖w中，數(shù)量減少且未溶物的類型由復(fù)雜逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閱我弧?/span>

不同涂油量對汽車鋼DC06電化學(xué)腐蝕行為影響規(guī)律研究

鄭昊青, 鄭之旺, 左軍, 蘇冠僑

2022, 43(2): 157-162. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.024

摘要(274) HTML (107) PDF(22)

摘要:
利用恒溫恒濕試驗、電化學(xué)極化曲線測試及微區(qū)電化學(xué)阻抗測試試驗對不同涂油量的DC06鋼板在不同溫度條件下的腐蝕規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：DC06鋼板的腐蝕速率隨溫度增加而逐步提高，且當(dāng)溫度為40 ℃時，發(fā)生了嚴(yán)重的點蝕現(xiàn)象，隨溫度增加，腐蝕加快的程度越高。隨著涂油量增加至1500 mg/m²，鋼板的腐蝕速率下降了20%左右；DC06鋼板在粗糙度為1.2 μm時具有最佳的耐腐蝕性能；DC06鋼板腐蝕產(chǎn)物的活性溶解程度隨溫度的增加而加大，防銹油無法在高溫條件下形成穩(wěn)定的保護(hù)膜層，鋼板表面存在不均勻的微區(qū)阻抗特性，共同導(dǎo)致高溫條件下DC06鋼板耐蝕能力的下降。

加熱速率對鑄態(tài)60Si2Mn鋼奧氏體化的影響

王瑞章, 周登虎, 江雁, 楊凱, 席波, 廖振成, 黃貞益

2022, 43(2): 163-171. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.025

摘要(575) HTML (166) PDF(34)

摘要:
利用DIL805A熱膨脹儀記錄了鑄態(tài)60Si2Mn鋼在不同的加熱速率下（0.2、1、3、10、50 ℃/s）的線膨脹系數(shù)，獲得了各自的熱膨脹曲線和奧氏體體積轉(zhuǎn)變分?jǐn)?shù)曲線，研究了加熱速率對奧氏體化的影響。采用高溫金相顯微鏡對該鋼在連續(xù)加熱過程中的奧氏體轉(zhuǎn)變過程進(jìn)行了觀察分析。結(jié)果表明：60Si2Mn鋼在連續(xù)加熱過程中的奧氏體轉(zhuǎn)變可分為三個階段：珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變、(Mn,Fe)₃C向奧氏體中的溶解和奧氏體的成分均勻化。隨著加熱速率提高，相變臨界溫度提高，相變速率提高。通過高溫金相可以觀察到，在連續(xù)加熱過程中，鑄態(tài)60Si2Mn鋼的A轉(zhuǎn)變是一個形核和長大交替進(jìn)行的過程,并且由于Si元素含量的不同，導(dǎo)致這個過程是不連續(xù)的。

退火工藝對2 000 MPa級冷拉鋼絲組織和性能的影響

蘇紅艷

2022, 43(2): 172-177. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.026

摘要(382) HTML (114) PDF(23)

摘要:
利用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡，并結(jié)合常規(guī)的力學(xué)檢測手段，采用退火模擬了一種冷拉鋼絲的鍍鋅過程，研究了鍍鋅過程中冷拉鋼絲組織和性能的變化。試驗結(jié)果表明：退火時間是影響鋼絲微觀組織和力學(xué)性能的主要因素，隨著退火時間的延長，冷拉鋼絲的強(qiáng)度輕微波動后大幅度下降，扭轉(zhuǎn)性能呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢，且其強(qiáng)度上升的階段與其扭轉(zhuǎn)性能顯著惡化的階段一致。鋼絲表層組織首先出現(xiàn)退化，片層狀的滲碳體斷裂，形成滲碳體顆粒，且鐵素體內(nèi)部位錯密度降低，而鋼絲內(nèi)部組織可保持相對完整的珠光體片層結(jié)構(gòu)；經(jīng)長時間保溫處理后，其表層和內(nèi)部的珠光體片層組織均出現(xiàn)全面退化。冷拉鋼絲在鍍鋅過程中扭轉(zhuǎn)性能劇烈惡化的原因是其表層組織與內(nèi)部組織不一致，表層強(qiáng)度較高且扭轉(zhuǎn)過程中變形最大，由此產(chǎn)生的應(yīng)力集中迅速惡化扭轉(zhuǎn)性能。

沖擊載荷下022Cr18Ni14Mo2不銹鋼動態(tài)力學(xué)特性及其本構(gòu)模型研究

賈海深, 羅文翠, 張繼林, 易湘斌

2022, 43(2): 178-185. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.027

摘要(504) HTML (98) PDF(37)

摘要:
利用UTM5305萬能試驗機(jī)和剖分式 Hopkinson 壓桿裝置，對022Cr18Ni14Mo2不銹鋼進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)及動態(tài)下的壓縮試驗研究，探討了其應(yīng)變硬化特征及流動應(yīng)力對應(yīng)變率的依賴程度，并結(jié)合應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)$ n $和應(yīng)變率敏感性系數(shù)$ \beta $兩個參量進(jìn)行定量分析。依據(jù)上述分析結(jié)果，對傳統(tǒng)的J-C本構(gòu)模型進(jìn)行修正，構(gòu)建了一種新型的本構(gòu)模型。借助試驗數(shù)據(jù)對修正后的本構(gòu)模型進(jìn)行參數(shù)識別，將模型預(yù)測值與試驗值進(jìn)行對比分析，運(yùn)用本構(gòu)模型的相關(guān)系數(shù)（R）和平均相對誤差（AARE）兩個參量對其評價。結(jié)果表明：該試樣具有明顯應(yīng)變硬化特性和顯著的應(yīng)變率敏感性，應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)受應(yīng)變、應(yīng)變率的支配，應(yīng)變率敏感性系數(shù)隨應(yīng)變率的增加而增加，且增加的幅度逐漸減小。修正后本構(gòu)模型的相關(guān)系數(shù)（R）為0.9896，平均相對誤差（AARE）為3.29%，能夠較好地描述試樣高溫、高應(yīng)變率下的流變行為。

高鋁增強(qiáng)成形性雙相鋼980DH組織性能研究

周莉, 薛仁杰, 曹曉恩, 董夢瑤

2022, 43(2): 186-191. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.028

摘要(621) HTML (174) PDF(35)

摘要:
采用相變淬火膨脹儀、連退熱模擬試驗機(jī)等開展高鋁增強(qiáng)成形性雙相鋼980DH靜態(tài)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變、連續(xù)退火工藝對冷軋板組織、性能的影響規(guī)律研究。結(jié)果顯示：冷卻速率在5～10 ℃/s，只發(fā)生貝氏體相變；當(dāng)冷速＞15 ℃/s后，隨著冷速的提高,貝氏體占比減少,馬氏體含量增加；980DH鋼基體組織主要為鐵素體、馬氏體和殘余奧氏體；均熱溫度（780～800 ℃）×160 s、緩冷溫度650～700 ℃、冷卻速率50 ℃/s快冷至300 ℃，保溫5 min時效處理后空冷至室溫，可獲得性能優(yōu)異的CR550/980DH。研究結(jié)果對工業(yè)開發(fā)高級別DH鋼具有指導(dǎo)意義。

GB/T 3620.1—2016《鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分》標(biāo)準(zhǔn)解析

馮軍寧, 解晨, 馬忠賢, 胡志杰, 魏佳琦, 馮永琦

2022, 43(2): 192-196. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.029

摘要(4161) HTML (495) PDF(259)

摘要:
主要介紹新版標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3620.1-2016的歷史演變，修訂的原因、依據(jù)、內(nèi)容，以及工業(yè)純鈦牌號與材料標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。最后，闡述了過渡期易出現(xiàn)的問題及預(yù)防措施，以期為標(biāo)準(zhǔn)在后續(xù)引用、生產(chǎn)、驗收過程提供指導(dǎo)，加深對新版標(biāo)準(zhǔn)的理解，從而更全面、系統(tǒng)地掌握和應(yīng)用新版標(biāo)準(zhǔn)。

留言板

2022年第43卷第2期

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