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2021年中國鈦工業發展報告

安仲生, 陳巖, 趙巍

2022, 43(4): 1-9. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.001

摘要(2707) HTML (428) PDF(229)

摘要:
從2021年我國鈦精礦、海綿鈦、鈦錠、鈦材等品種的產能、產量、應用和進出口等數據分析了我國鈦工業的整體情況，并對目前行業存在的問題提出了建議。

釩摻雜對LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正極材料電化學性能的影響

鄭浩, 王仕偉, 孟偉巍

2022, 43(4): 10-15. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.002

摘要(420) HTML (174) PDF(11)

摘要:
LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ (LNCM)因其高比容量等優點在動力電池領域受到廣泛關注。然而，較差的循環性能和嚴重的安全問題限制了其應用前景。離子摻雜是提高材料電化學性能的有效方法之一。采用溶膠-凝膠法，以NH₄VO₃為釩源，成功制備了釩摻雜LiNi_1/3-xCo_1/3Mn_1/3V_xO₂正極材料。結果表明：LiNi_1/3-0.02Co_1/3Mn_1/3V_0.02O₂ (LNCM-V)電極材料表現出優秀的儲鋰性能（0.5 C時， 80次循環后，放電比容量為169 mAh/g）。通過V⁵⁺替代LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正極材料中部分Ni²⁺離子，有效地降低了Li⁺/Ni²⁺離子混排，穩定了正極材料的晶體結構，Li⁺離子的擴散系數得到增加，使Li⁺脫嵌過程中LNCM-V材料結構變得更加穩定。

高鈣釩渣空白焙燒碳酸化浸出工藝研究

王俊, 劉雙, 閆蓓蕾, 李玉龍, 朱學軍, 鄧俊, 曾成華, 楊濤, 陳丹丹, 張毅

2022, 43(4): 16-23. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.003

摘要(462) HTML (104) PDF(57)

摘要:
針對高鈣高磷釩渣鈣含量高，現有提釩工藝難以有效提釩的現狀，采用空白焙燒-碳酸化浸出工藝進行了試驗研究，并采用響應曲面法進行了優化。考察了高鈣釩渣中CaO/V₂O₅(質量比)、焙燒溫度、焙燒時間、浸出攪拌速度、浸出溫度、浸出時間和碳酸鈉溶液濃度等條件對高鈣釩渣中釩浸出率的影響。結果表明：釩渣中的CaO/V₂O₅(質量比)=0.6、899 ℃鈣化焙燒160 min，熟料在浸出溫度95 ℃、浸出時間140 min、碳酸鈉濃度168 g/L、攪拌速度為300 r/min等條件下浸出，釩浸出率平均為92.22%。相比于傳統的提釩工藝，空白焙燒碳酸化浸出工藝對于高鈣釩渣具有釩浸出率高的優勢。

苯甲羥肟酸浮選鈦鐵礦的作用機理

楊招君, 王豐雨, 鐘森林, 梁燾茂

2022, 43(4): 24-27. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.004

摘要(451) HTML (134) PDF(43)

摘要:
浮選是回收鈦鐵礦的有效手段，其中捕收劑起著關鍵作用。目前對鈦鐵礦捕收劑的研究主要集中在以油酸、羥肟酸等為代表的捕收劑方面，其中苯甲羥肟酸類捕收劑以其高選擇性備受關注，但其在對鈦鐵礦的浮選作用機理方面的研究甚少。從鈦鐵礦界面性質研究出發，通過單礦物浮選試驗、紅外光譜、接觸角及動電位測定解釋了苯甲羥肟酸與鈦鐵礦的浮選作用機理。

鹽酸法制備二氧化鈦水解技術的研究現狀與展望

于耀杰, 宋悅, 董仕順, 任秀蓮, 魏琦峰

2022, 43(4): 28-35. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.005

摘要(823) HTML (158) PDF(70)

摘要:
鹽酸法是繼硫酸法、氯化法之后一種新型的鈦白粉生產工藝，該工藝具有廢物產量少、原料要求低、能夠生產金紅石型和銳鈦型兩種產品的特點。水解是鹽酸法生產二氧化鈦工藝的重要工序之一，不僅影響收率，還能夠對產品的粒徑分布、形貌、晶體結構等產生重大影響。闡述了包括常壓水解、加壓水解、微波水解、低溫水解、連續水解、噴霧水解在內的六種鹽酸法水解技術，以及各自的技術路線和基本原理，分析總結了其優缺點。經過綜合比較，認為常壓水解和加壓水解技術實現工業化的可能性較大；微波水解和連續水解技術比較適合制備納米銳鈦型二氧化鈦；而連續水解和噴霧水解技術尚未完善，還有待進一步研究。

P元素在傾翻爐FeV50冶煉中的走向與控制

葉明峰, 余彬, 黃云, 景涵

2022, 43(4): 36-41. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.006

摘要(352) HTML (108) PDF(20)

摘要:
結合理論分析、元素平衡統計和工業試驗，研究了大型傾翻爐冶煉FeV50流程P元素的走向、分布與控制措施。結果表明：大型傾翻爐FeV50冶煉過程中原料帶入的磷氧化物（P₂O₅）能充分被金屬鋁還原并進入合金中；三氧化二釩和球磨鐵粒是P元素的主要輸入源，有85.71%的P進入成品合金，13.41%的P進入殘合金與細粉，進入金屬相的P高達99.12%。控制三氧化二釩中P含量不超過0.0326%和采用鋼屑替代球磨鐵粒60%以上能控制FeV50中P含量符合A級品要求。

α+β兩相鈦合金的動態壓縮性能對抗彈性能的影響分析

楊柳, 王瑩, 吳靜怡, 劉昕

2022, 43(4): 42-47. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.007

摘要(646) HTML (142) PDF(38)

摘要:
以研究鈦合金材料動態壓縮性能對抗彈性能的影響為目的，選用TC4、TC6、TC11三種不同強度級別的α+β兩相鈦合金為研究對象，采用動態壓縮試驗、準靜態拉伸試驗以及5.8 mm口徑實彈靶試測試等方法，對材料微觀組織、力學性能、動態壓縮性能、彈坑形貌進行了對比分析。結果顯示，TC4、TC6和TC11三種α+β兩相鈦合金經過固溶時效熱處理后，TC11鈦合金的拉伸強度和動態壓縮強度最高，分別達到1258 MPa和1973 MPa，采用12 mm厚度的三種鈦合金靶板進行靶試測試，對垂直入射的5.8 mm口徑鋼芯彈均進行了有效防護，TC11鈦合金開坑深度2.4 mm，開坑尺寸7.5 mm×5.5 mm，均小于其他兩種鈦合金靶板的彈坑尺寸，對鋼芯彈的侵徹有更好的防護作用。針對普通鋼芯彈的防護，材料的動態壓縮性能與其抗彈性能存在對應關系，動態壓縮強度越高，臨界斷裂應變ε_cr越大，受沖擊過程吸收的能量越多，抗彈性能越好。

機械球磨AB₅+x%80VFe復合儲氫合金的微觀結構與電化學性能

李麗榮

2022, 43(4): 48-54. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.008

摘要(414) HTML (152) PDF(32)

摘要:
采用機械球磨方法制備了MlNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3+x%VFe（質量分數，x=5，10，15，20）儲氫合金，研究了合金晶體結構和電化學性能。微結構分析表明，主相AB₅晶胞參數a及體積V隨球磨時間增加而增加。電化學研究表明，合金的最大容量C_max及氫擴散系數D隨x增加先增加后減少， x=10時達到最大值，分別為310 mAh/g和 7.6×10^?11cm²/s。對合金進行了循環穩定性測試，結果表明，MlNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3+10%VFe球磨10 h的合金在100次循環后放電容量保持率為98%。

燒結溫度對多孔Ti-15Al合金微觀結構與性能的影響

張美麗, 代衛麗, 劉彥峰, 韓茜

2022, 43(4): 55-61. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.009

摘要(515) HTML (126) PDF(34)

摘要:
以金屬Ti粉和Al粉為原料，采用粉末冶金法制備多孔Ti-15Al合金材料，并研究不同的燒結溫度對其物相成分、微觀孔隙結構、抗壓性能和耐腐蝕性能的影響。結果表明：多孔Ti-15Al合金在高溫燒結后，因金屬Ti和Al之間發生偏擴散和固相反應而形成了α-Ti和Ti₃Al的平衡相，隨著燒結溫度的升高，合金中孔隙結構逐漸由長條狀的貫通孔向近似球狀的封閉孔轉變，且孔隙率和平均孔徑尺寸均呈先增大后減小的變化，在1300 ℃燒結后的孔隙率和孔徑尺寸最小，最小值分別為11.6%和13.8 μm；因材料孔隙結構的轉變，導致多孔Ti-15Al合金的抗壓強度和耐腐蝕性能均隨燒結溫度的升高先增大后減小，燒結溫度為1300 ℃時的抗壓強度和耐腐蝕性能最好，最大抗壓強度為79 MPa，最小腐蝕電流密度為2.05×10^?7 A/cm²。

水熱反應時間對水系鋅離子電池正極材料(NH₄)₂V₄O₉電化學性能的影響

盧超, 楊智, 汪玉潔, 丁藝, 李濤, 王恒, 唐博聞

2022, 43(4): 62-68. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.010

摘要(595) HTML (141) PDF(43)

摘要:
以NH₄VO₃和C₂H₂O₄·2H₂O為原料，采用簡易的一步水熱法制備出水系鋅離子電池正極材料(NH₄)₂V₄O₉。利用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、恒流充放電（GCD）、恒流間歇滴定技術（GITT）、循環伏安法（CV）以及電化學阻抗譜（EIS）等表征測試手段，研究不同水熱反應時間（16、20和24 h）對 (NH₄)₂V₄O₉結構、形貌及電化學性能的影響。研究結果表明：水熱反應20 h合成的(NH₄)₂V₄O₉擁有最高的結晶度，并表現出優異的電極反應動力學特性以及最佳的倍率性能和循環穩定性，其在0.1、0.2、0.5、1、2 A/g和5 A/g的電流密度下分別提供了554.6、472.2、386.6、322.6、266.2 mAh/g和199.5 mAh/g的高放電比容量，并且在5 A/g的大電流密度下長循環10 000圈后仍可保持159.7 mAh/g的放電比容量，容量保持率高達80.1%。

真空熱壓制備石墨烯增強鈦基復合材料

田婷婷, 李潤建, 張在玉

2022, 43(4): 69-74, 93. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.011

摘要(356) HTML (172) PDF(25)

摘要:
采用葡萄糖和鈦粉真空熱壓燒結原位合成了鈦基體-石墨烯復合材料。復合材料界面結構穩定，界面處產生的石墨烯片層結構清晰，條紋間距約為 0.32 nm，與石墨層片理論間距 0.337 nm 相近。特別值得一提的是：在1300℃燒結條件下，復合材料屈服強度和延伸率跟相同條件制備的純鈦樣品相比都在增加。其原因可能是原位合成的石墨烯和納米顆粒TiC在鈦基體內協調變形，為緩和復合材料的強塑性矛盾提供很好的解決思路。

體能量密度對選區激光熔化鈦合金表面質量及致密度的影響

易濤, 成靖, 趙仲哲, 榮鵬

2022, 43(4): 75-79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.012

摘要(718) HTML (135) PDF(97)

摘要:
分別對選區激光熔化的激光功率、掃描間距進行了研究，引入了激光體能量密度，綜合分析了工藝參數對鈦合金致密度及表面粗糙度的影響。試驗結果表明：隨著體能量密度的增大，所加工出的金屬樣的表面粗糙度呈減小趨勢。而通過調節激光功率使體能量密度增大的方式更有利于加工出更高致密度的金屬零件。

鐵酸二鈣的制備及催化燒結煙氣甲烷的特性研究

石焱, 宋長鶴, 劉建爽, 郝克, 潘苗苗

2022, 43(4): 80-86. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.013

摘要(398) HTML (130) PDF(34)

摘要:
以九水合硝酸鐵和四水合硝酸鈣為原料，去離子水為溶劑，檸檬酸為絡合劑,氨水調節溶液pH值,以空白堇青石蜂窩為負載體，制備鐵酸二鈣堇青石蜂窩負載型催化劑。結果表明，檸檬酸用量為鈣鐵離子總摩爾量的2.5倍，700 ℃條件下煅燒2 h可制備得到物相單一、結晶度高、孔隙度發達的納米級鐵酸二鈣堇青石負載型催化劑。制備得到的納米級鐵酸二鈣的比表面積為174.29 m²/g、孔容為0.31423 cm³/g、孔徑為7.31 nm、平均孔徑為1.89 nm，是一種對甲烷氣體（典型燒結煙氣VOCs）具有良好催化脫除和礦化性能的非貴金屬催化劑。

高鈦重礦渣作為集料用于瀝青混合料的可行性分析研究

王偉, 汪杰, 梁月華

2022, 43(4): 87-93. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.014

摘要(346) HTML (148) PDF(33)

摘要:
以攀西地區高鈦重礦渣為研究對象，通過理論及試驗研究分析了其作為集料用于瀝青混合料的可行性，并與目前瀝青混合料常用的玄武巖等天然石料進行了對比分析。研究結果表明：高鈦重礦渣表觀形貌呈粗糙多孔狀且為堿性集料，與瀝青黏附性能優于天然石料，粘附性等級為5級；高鈦重礦渣為五元渣系，屬低鈣富鈦渣、低活性渣，體積穩定性及高溫穩定性好；高鈦重礦渣具有優異的顆粒形態特性且力學性能、耐久性能良好，但密度略低于天然石料且吸水率更高；高鈦重礦渣作為瀝青混合料集料的綜合性能不低于天然石料，且具有明顯的環境、經濟效益。

含鉻不銹鋼渣制備鈣長石-透輝石系微晶玻璃生成相模擬與試驗探究

郭育良, 金會心, 肖媛丹, 雷二帥, 王正興

2022, 43(4): 94-99. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.015

摘要(324) HTML (94) PDF(30)

摘要:
含鉻不銹鋼渣的大量堆存會導致鉻元素的浸出而對環境造成嚴重的危害，微晶玻璃因其良好的固鉻性能和物理性能而具有研究價值。為探究該體系中鉻元素的賦存規律，用熱力學軟件FactSage 7.2對含鉻不銹鋼渣制備的鈣長石-透輝石系微晶玻璃進行了生成相含量的模擬，以此為指導使用含鉻不銹鋼渣制備了鈣長石-透輝石系微晶玻璃，并研究了助熔劑和鉻含量對該體系微晶玻璃的結晶和物理性能的影響。結果表明，在模擬計算中，鉻元素首先富集在尖晶石相中，最大富集度在10%～20%，多余的鉻元素以Cr₂O₃的形式出現在體系中。在對應的試驗探究中，當鉻含量達到5%時，體系中的含鉻相仍然只有尖晶石相，這使得材料有較好的固鉻性能。助熔劑使微晶玻璃具有更高的硬度，鉻浸出試驗中鈣長石-透輝石體系均未檢出鉻元素。該試驗為含鉻固體廢棄物制備微晶玻璃提供了理論依據。

鹽凍作用下高鈦重礦渣混凝土耐久性試驗研究

梁賀之, 陳偉, 楊賀

2022, 43(4): 100-106. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.016

摘要(301) HTML (90) PDF(26)

摘要:
考慮水膠比、粉煤灰摻量、復合鹽溶液濃度三個因素，采用正交試驗，研究不同因素對高鈦重礦渣混凝土耐久性影響。試驗結果表明：復合鹽溶液濃度對高鈦重礦渣混凝土的質量損失率和動彈性模量影響最大。在水膠比和粉煤灰摻量一定的情況下，隨著凍融循環的次數增加，高鈦重礦渣混凝土試塊質量損失率逐漸增大，呈現指數函數變化趨勢。隨著凍融循環的次數增加，高鈦重礦渣混凝土試塊的動彈性模量快速減小，呈現負指數函數變化趨勢。復合鹽凍融循環下的高鈦重礦渣混凝土試塊的質量損失與動彈性模量的衰減的主要原因有兩方面，一是NaCl和Na₂SO₄物理結晶產生的結晶拉力破壞；二是Cl^?與高鈦重礦渣混凝土水化產物發生化學反應產生氯鋁酸鈣，SO₄^2?與水化鋁酸鈣發生化學反應，產生鈣礬石，導致高鈦重礦渣混凝土試塊內部結構劣化。

提高全釩鈦球團礦抗壓強度技術研究與應用

胡鵬, 蔣勝, 譚陽杰, 周密, 向紹紅

2022, 43(4): 107-113. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.017

摘要(553) HTML (101) PDF(44)

摘要:
針對全釩鈦球團礦抗壓強度低（平均1 600 N/個左右）、波動大（最低僅926 N/個，最高2 287 N/個），進入高爐冶煉后極大的影響了高爐穩定順行，特開展了提高全釩鈦球團礦抗壓強度技術研究與應用。結果表明：通過增設潤磨設備后，造球混合料粒度小于0.074 mm粒級由66.64%提高至71.69%，礦物顆粒表面變粗糙，粘結性增加，活性增強；且將預熱二段溫度提高到900 ℃左右、降低鏈篦機機速、延長預熱時間，將焙燒溫度從1150 ℃提高至1200 ℃以上，降低回轉窯轉速，延長焙燒時間后，球團礦內部帶直徑降低至3 mm以下，抗壓強度提高至1 989 N/個，波動明顯減小，為高爐穩定順行提供了原料基礎。

基于復合造塊工藝處理含錳尾礦的試驗研究

滕飛, 曾志彥, 郭培民, 岳崇峰

2022, 43(4): 114-120. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.018

摘要(377) HTML (149) PDF(28)

摘要:
針對一種含錳尾礦資源用于普通燒結工藝時存在料層透氣性差和燒結礦產量、質量低等問題，基于復合造塊工藝探索含錳尾礦資源的合理利用方式。考慮到高爐冶煉對爐渣堿度的要求，通過在基體料中配加熔劑調節復合燒結礦（簡稱復合礦）的堿度。通過實驗室燒結杯試驗，對復合料固定碳配比、球團料比例以及布料方式等影響因素進行系統研究。結果表明，采用復合造塊工藝處理這種含錳尾礦資源是可行的。適宜的基體料固定碳配比為3.3%，最佳的球團比例為40%。冶金性能檢測結果表明，復合礦還原度指數為72.49%，低于普通燒結礦3.27個百分點，低溫還原粉化指數為79.53%，高于普通燒結礦3.49個百分點，熔滴性能明顯優于普通燒結礦。復合礦顯微結構中主要以磁鐵礦和少量玻璃相構成的斑狀結構為主，基體部分鐵酸鈣粘結相含量相比普通燒結礦明顯減少，硅酸二鈣生成量較多。

CaO-Al₂O₃-MgO-SiO₂-Ce₂O₃渣系活度計算模型

俞成, 邱吉雨, 劉承軍

2022, 43(4): 121-126. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.019

摘要(665) HTML (195) PDF(41)

摘要:
稀土鋼冶煉過程中，含稀土鋼液與熔渣間存在強烈的渣金反應，導致鋼中溶解態稀土含量波動嚴重，影響其在鋼中的作用效果。然而，由于含稀土渣系熱力學數據的缺失，限制了相關研究工作的開展。依據分子離子共存理論，建立了CaO-Al₂O₃-MgO-SiO₂-Ce₂O₃渣系的活度計算模型，并繪制組元的等活度線圖，討論w(CaO)/w(Al₂O₃)、w(Ce₂O₃)等成分變化對渣系中各組元活度的影響。計算結果表明，CaO-Al₂O₃基精煉渣的SiO₂活度范圍（4×10^?19~7×10^?18）遠小于CaO-SiO₂基精煉渣的活度范圍（0.003~0.4），即對于稀土鋼而言，CaO-Al₂O₃基精煉渣更為適用；對于CaO-Al₂O₃基精煉渣，提高熔渣的w(CaO)/w(Al₂O₃)和w(Ce₂O₃)可增加Ce₂O₃活度、減小Al₂O₃活度，能夠減弱含稀土鋼液與熔渣中Al₂O₃間的反應。

鎳基高溫合金感應錠澆注過程的數值模擬研究

唐平梅, 周揚, 姜東濱

2022, 43(4): 127-133, 141. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.020

摘要(462) HTML (104) PDF(50)

摘要:
利用ProCAST軟件對鎳基高溫合金感應錠的澆注過程進行了數值模擬研究，分析了鑄錠充型與凝固過程溫度場、固相率等的變化特征及其對鑄錠縮孔的影響，探討了鑄錠縮孔縮松隨澆注溫度的變化規律。結果表明，鎳基高溫合金感應錠凝固過程中，在鑄錠縱向方向上，鑄錠上部合金溫度低，下部合金溫度高，鑄錠未實現從底部到頂部(澆口)的順序凝固，鑄錠端部的“V”形一次縮孔較深。在充型階段，澆注溫度的變化對合金流動的最大速度及合金液面波動的影響較小；在凝固階段，降低澆注溫度減小了鑄錠下部的高溫區域，能在一定程度上減小鑄錠端部的一次縮孔深度，但由于其未能使鑄錠在縱向方向上實現順序凝固，因此降低澆注溫度并不能顯著減小鑄錠端部的一次縮孔深度。另外，澆注溫度的變化對鑄錠內部縮松的影響較小。

高鈦鋼專用低反應性連鑄保護渣成分設計

王杏娟, 王宇, 朱立光, 邸天成, 靳賀斌, 樸占龍

2022, 43(4): 134-141. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.021

摘要(340) HTML (213) PDF(39)

摘要:
高鈦鋼連鑄過程采用傳統的CaO-SiO₂-Al₂O₃連鑄保護渣會發生劇烈的鋼渣界面反應，影響連鑄順行。為減弱鋼渣界面反應，設計了高鈦鋼低反應性連鑄保護渣，通過鋼渣界面熱力學計算，確定CaO-Al₂O₃基保護渣的可行性，使用Factsage熱力學軟件計算低反應性保護渣成分范圍，對擬定的三組保護渣采用旋轉黏度測試儀和全自動爐渣熔點熔速測定儀測量其黏度和熔點，并對新開發的適合連鑄生產的保護渣采用VSgr-60-2000型真空氣氛壓力燒結爐進行鋼渣界面反應試驗。結果表明，開發的高鈦鋼專用CaO-Al₂O₃系低反應性保護渣渣中CaO/Al₂O₃為1.1，配加10%CaF₂、7%MgO、5%Na₂O、3%K₂O、13%B₂O₃以及5%SiO₂，黏度為0.413 Pa·s，熔點為1106 ℃，鋼渣界面反應試驗后，鋼中Ti含量降低0.03個百分點，保護渣中TiO₂含量增加0.002個百分點，界面反應微弱。新開發的保護渣極大程度抑制了鋼渣界面反應的進行。

Nb-Ti-V-Mo微合金鋼中復合碳化物的析出動力學

姚娜, 興超

2022, 43(4): 142-149. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.022

摘要(576) HTML (145) PDF(63)

摘要:
結合JmatPro熱力學軟件對Nb-Ti-V-Mo微合金化E460海工鋼中多元復合析出相的固溶熱力學計算和經典形核長大動力學理論，研究了(Nb,Ti,Mo,V)C在奧氏體和鐵素體中沉淀析出規律，探討了奧氏體形變儲能和形變誘導析出量對(Nb,Ti,Mo,V)C沉淀析出動力學的影響。研究表明，(Nb,Ti,Mo,V)C在1448.6 K時開始析出。在奧氏體相區，隨著溫度的降低，臨界形核功逐漸降低，NrT曲線和PTT曲線呈單調變化趨勢。在奧氏體和鐵素體兩相區，(Nb,Ti,Mo,V)C的最快沉淀析出溫度為1062.6 K。隨著形變儲能的增加，相對形核率呈增加趨勢，析出孕育期縮短。隨形變誘導析出量增加，PTT曲線向左移動，最大形核率溫度和最快析出溫度為1058.3～ 1063.8 K。

冷卻工藝對薄板坯結晶器傳熱的影響

劉增勛, 張路平, 肖鵬程, 張朝陽, 朱立光

2022, 43(4): 150-157. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.023

摘要(393) HTML (144) PDF(31)

摘要:
為揭示高速連鑄結晶器鑄坯-銅壁-冷卻水體系的傳熱機制，建立了FTSC結晶器內鑄坯-銅壁-冷卻水三維流-固-熱耦合數值模型。分析了高拉速條件下結晶器冷卻工藝對結晶器銅壁和冷卻水溫度分布的影響。結果表明：采用反向供水銅壁熱面溫度峰值比正向供水降低15 ℃，冷卻水溫度峰值降低14 ℃；提高冷卻水速度可有效降低銅壁和冷卻水溫度；在保證冷卻水不出現沸騰的條件下，增加供水壓力對結晶器溫度場變化沒有影響；冷卻水進水溫度對銅壁整體和彎月面附近冷卻水的溫度影響較小。在結晶器下部低熱流區，冷卻水溫度變化受進水溫度的影響較為明顯。冷卻水道與銅壁熱面間距對銅壁溫度具有顯著的影響，對于冷卻水溫度，冷卻水道在距銅壁熱面15 mm和25 mm處溫度相差不大，距離熱面為35 mm時冷卻水溫度明顯降低。

高應變率下06Cr19Ni10奧氏體不銹鋼 Johnson-Cook本構模型研究

張繼林, 羅文翠, 賈海深, 易湘斌, 徐創文, 唐林虎, 秦娟娟

2022, 43(4): 158-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.024

摘要(514) HTML (620) PDF(59)

摘要:
為了探討06Cr19Ni10奧氏體不銹鋼在大應變和高應變率下成形的流動規律，借助高溫分離式霍普金森（High Temperature Split Hopkinson Pressure Bar）動態試驗裝置，進行不同溫度和應變率沖擊試驗。分析試驗數據表明，該材料具有增塑、應變率強化和溫度軟化現象，并建立了Johnson-Cook本構模型。考慮應變率強化效應，依據試驗數據進行了JC本構模型的修正，對比修正前后模型預測值和試驗值，吻合程度好。運用統計分析，對比修正前后模型的相關系數（R）和平均相對誤差（AARE），修正前、后相關系數（R）分別為0.96388、0.97054；修正前、后平均相對誤差（AARE）分別為5.63%、4.68%，修正后的模型預測精度優于修正前。結果表明，修正后的模型可以更加精確預測06Cr19Ni10奧氏體不銹鋼應力與應變、應變率和溫度的關系。

終冷溫度對厚規格X80組織和DWTT的影響

葉曉瑜, 任守斌, 李拔, 賈書君, 張開華, 黃貞益

2022, 43(4): 167-172. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.025

摘要(358) HTML (97) PDF(31)

摘要:
通過顯微組織和落錘試樣的斷裂路徑表征，研究了不同終冷溫度對21.4 mm厚X80組織和落錘性能的影響，分析了不同組織對裂紋擴展路徑的影響。試驗結果表明，當終冷溫度為480 ℃時，其組織為粒狀貝氏體+細小的準多邊形鐵素體，當終冷溫度提高到510 ℃時，在心部出現大尺寸的多邊形鐵素體，隨著終冷溫度提高，大尺寸的多邊形鐵素體含量增加。當終冷溫度從480 ℃提高到550 ℃時，整個斷面的組織由全針狀鐵素體組織向邊部針狀鐵素體組織+心部大尺寸多邊形鐵素體組織轉變，心部的大尺寸多邊形鐵素體組織不能有效阻止裂紋的擴展，落錘剪切面積從100%降低到72%。

熱加工工藝對316LN奧氏體不銹鋼晶粒度的影響研究

徐海健, 喬馨, 郭誠, 劉留, 楊雨澤, 沙孝春

2022, 43(4): 173-177. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.026

摘要(648) HTML (103) PDF(46)

摘要:
采用Zeiss Imager金相顯微鏡觀察316LN奧氏體不銹鋼微觀組織形貌，研究了變形溫度、變形率以及固溶溫度對其晶粒度的影響。結果表明，隨著變形溫度和變形率的增加，顯著促進了其動態再結晶的發生，有助于獲得細化和均勻化的奧氏體不銹鋼晶粒。鍛造變形后鋼板的晶粒度由小到大依次為表面>1/4處>心部，變形溫度和變形量分別為1050 ℃，30%時，變形后的晶粒度可達到6級左右。固溶處理對鍛造后的鋼板晶粒度控制具有均質化作用，結合Jmat-Pro計算分析固溶處理結果，固溶溫度應控制在1020～1040 ℃范圍內，溫度過高容易導致晶粒過度長大，溫度過低容易導致Cr₂N相析出，影響鋼板的塑性和耐蝕性能。

不同鈦含量汽車用熱成型鋼的抗氫脆敏感性研究

劉漢華

2022, 43(4): 178-183. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.027

摘要(322) HTML (73) PDF(18)

摘要:
利用充氫拉伸及氫解吸試驗手段對比研究了兩種鈦含量汽車用含Nb-Mo熱成型鋼的抗氫脆敏感性。試驗結果表明：隨著Nb-Mo熱成型鋼中的鈦含量由0.015%增加至0.03%，其原奧氏體晶粒尺寸由5.40 μm降低至4.35 μm，晶界數量增多；新析出粗大的TiC顆粒，且（Nb，Ti）C、（Nb，Mo，Ti）C顆粒尺寸明顯增大。雖然鈦含量的增加會導致Nb-Mo熱成型鋼中析出粗大的Ti（C，N），可促進氫脆斷裂行為的發生,但是粗大碳化物顆粒導致材料的氫解吸高溫峰對應的氫脫附激活能由83.4 kJ/mol增加至105.9 kJ/mol，對氫原子的不可逆捕獲能增加，有效減少了鋼中的可擴散氫原子，且奧氏體晶界數量的增加使氫原子分布更為均勻，最終可提升Nb-Mo熱成型鋼的抗氫脆敏感性。

某鐵路鋼軌傷損及其形成機理研究

楊大巍, 鄧勇, 董雪嬌, 趙吉中

2022, 43(4): 184-190. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.028

摘要(688) HTML (144) PDF(33)

摘要:
鋼軌傷損制約著輪軌接觸穩定，影響行車安全。針對某鐵路鋼軌在線服役中產生的傷損，采用Axio Observer 5m金相顯微鏡、Empyrean型 X射線衍射儀、Sigma 500型掃描電鏡、FALCON 500顯微硬度計進行多方位檢驗，基于有限元仿真技術重現了車輪異常啟動狀況下的鋼軌接觸部位瞬時溫度場分布。分析結果表明：該鋼軌傷損屬于典型擦傷，傷損深度超過2 mm，鋼軌傷損部位隨著踏面深度的增加，馬氏體含量逐漸減少，殘余奧氏體含量逐漸增多，導致其對應的顯微硬度值逐漸降低。殘余奧氏體被馬氏體組織包圍，增加微裂紋繼續擴展的阻力，鈍化裂紋尖端，在輪軌表層剪切應力共同作用下，為微裂紋擴展提供通道，誘導微裂紋橫向擴展，最終導致鋼軌擦傷區域剝離破壞。計算機仿真結果與實際傷損特征基本吻合。

科技成果轉化為技術標準研究—以釩鈦磁鐵礦綜合利用為例

鄭鷹, 韓冰, 劉力維, 成勇

2022, 43(4): 191-196. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.029

摘要(491) HTML (166) PDF(38)

摘要:
科技成果轉化為技術標準有著重要的價值，它既可以推進科技的創新，又能促使其走向標準化，讓科技成果更好地應用于實踐生產當中，對我國科學技術進步及產業轉型升級具有重要意義。以釩鈦磁鐵礦綜合利用為例展開分析，通過對其發展狀況及趨勢的研究，梳理其在科技成果轉化為技術標準的過程中存在的有關問題，提出了促進釩鈦磁鐵礦綜合利用科技成果轉化為技術標準的解決策略和方法。

留言板

2022年第43卷第4期

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