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馮雪茹, 呂國(guó)志, 張廷安, 趙秋月

2022, 43(6): 1-6. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.001

摘要(659) HTML (142) PDF(32)

摘要:
以鈦白廢酸無(wú)焙燒直接加壓酸浸提釩新技術(shù)中得到的浸出液為研究對(duì)象。配制硫酸體系中的V(IV)溶液，進(jìn)行萃取單因素試驗(yàn)以研究P204對(duì)V(IV)的萃取性能。通過(guò)考察水相初始pH值、萃取劑P204用量、萃取相比(O/A)、振蕩時(shí)間等因素對(duì)萃取的影響，得到不同濃度V(IV)溶液的適宜萃取條件，并初步探究了萃取劑P204對(duì)V(IV)的萃取飽和容量和萃取機(jī)理。結(jié)果表明: 萃取物V(IV)溶液的濃度影響水相初始pH值和萃取劑P204用量的選擇，但對(duì)振蕩時(shí)間和萃取相比（O/A）無(wú)影響；P204對(duì)硫酸體系中V(IV)的萃取性能優(yōu)良，萃取速度快，飽和容量大；對(duì)于1、10、30 g/L的V(IV)溶液，在適宜萃取條件下，單級(jí)萃取率分別為90.36%、90.27%、61.37%。

NaVO₃-H₂O體系碳酸氫銨/碳酸銨沉淀偏釩酸銨試驗(yàn)研究

饒玉忠, 付自碧

2022, 43(6): 7-13. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.002

摘要(538) HTML (228) PDF(34)

摘要:
針對(duì)釩渣鈉法提釩得到的NaVO₃-H₂O溶液體系，利用碳酸氫銨/碳酸銨作為銨鹽，考察了沉淀pH值、沉淀溫度、結(jié)晶時(shí)間、加銨系數(shù)對(duì)偏釩酸銨結(jié)晶效果的影響。結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)提高溶液的pH值（9.1～9.5），可以改善偏釩酸銨的結(jié)晶率；在溫度15～27 ℃、結(jié)晶時(shí)間>3 h、加銨系數(shù)不小于2.9條件下，可實(shí)現(xiàn)偏釩酸銨結(jié)晶率>85%，經(jīng)煅燒獲得的五氧化二釩純度>99.3%，滿足YB/T 5304—2017質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

高鉻型釩鈦鐵精礦球團(tuán)氧化焙燒-鹽酸浸出提釩

吳恩輝, 李軍, 徐眾, 侯靜, 黃平, 李宏

2022, 43(6): 14-23. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.003

摘要(406) HTML (155) PDF(42)

摘要:
以高鉻型釩鈦鐵精礦為原料，研究其在氧化焙燒-鹽酸浸出過(guò)程中球團(tuán)強(qiáng)度與釩浸出行為之間的相互關(guān)系。熱力學(xué)分析結(jié)果表明，在氧化鈣存在的條件下，高鉻型釩鈦鐵精礦中主要化合物的氧化反應(yīng)順序依次為：FeTiO₃>Fe₃O₄>Fe₂SiO₄>FeV₂O₄>FeCr₂O₄。氧化產(chǎn)物物相分析結(jié)果證實(shí)，鈦鐵礦比磁鐵礦更易氧化，氧化產(chǎn)物的主要物相為Fe₂O₃和Fe₉TiO₁₅。氧化溫度和鹽酸濃度分別是氧化過(guò)程和浸出過(guò)程中影響釩浸出率和浸出后球團(tuán)強(qiáng)度的關(guān)鍵因素；浸出后球團(tuán)強(qiáng)度與V₂O₅浸出率呈現(xiàn)較為明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系；返燒可以有效提升浸出后球團(tuán)強(qiáng)度，在返燒溫度1200 ℃，返燒時(shí)間90 min條件下，返燒后球團(tuán)強(qiáng)度大于3 000 N/球。

W摻雜納米M相VO₂的水熱合成及其相變性能

楊雪, 鄒建

2022, 43(6): 24-30. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.004

摘要(1014) HTML (303) PDF(69)

摘要:
以偏釩酸銨為釩源，水合肼為還原劑，偏鎢酸銨為摻雜劑，采用一步水熱法在280 ℃制備了摻W量（原子分?jǐn)?shù)表示）從0到2.0%的VO₂粉體，并將其加入到聚氨酯中，制備VO₂/PU復(fù)合薄膜。通過(guò)XRD、TEM、XPS、DSC對(duì)合成的樣品進(jìn)行了物相組成、形貌、元素價(jià)態(tài)和相變性能分析，利用紫外-可見(jiàn)-近紅外光譜儀測(cè)定了薄膜的透射率。結(jié)果表明：隨著W摻雜量從0增加到2.0%，二氧化釩升溫時(shí)的相變溫度從61.8 ℃降低至15 ℃。基于摻雜1.0%的二氧化釩粉體制備的VO₂/PU復(fù)合薄膜，ΔT_sol可達(dá)11.7%，基本滿足智能窗的實(shí)際應(yīng)用要求。

Sc³⁺摻雜對(duì)碳熱還原法制備Li₃V₂(PO₄)₃/C正極材料儲(chǔ)鋰性能的影響

馮雪剛, 李娜麗, 劉甜甜

2022, 43(6): 31-37. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.005

摘要(474) HTML (183) PDF(28)

摘要:
通過(guò)碳熱還原法成功制備出Sc³⁺摻雜Li₃V₂(PO₄)₃/C正極材料。系統(tǒng)研究了Sc³⁺摻雜量對(duì)Li₃V₂(PO₄)₃的結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能的影響。Sc³⁺摻雜雖然沒(méi)有改變Li₃V₂(PO₄)₃的晶格類型，但是使得Li₃V₂(PO₄)₃的晶格膨脹，晶胞體積增大，有利于電子傳輸和Li⁺擴(kuò)散。此外，Sc³⁺摻雜使得不規(guī)則的多邊形塊狀Li₃V₂(PO₄)₃顆粒球化并減小其尺寸。更為重要的是，合適的Sc³⁺摻雜量能顯著增強(qiáng)Li₃V₂(PO₄)₃正極材料的電子電導(dǎo)率和Li⁺擴(kuò)散系數(shù)。得益于適當(dāng)?shù)腟c³⁺摻雜量以及碳包覆和多孔結(jié)構(gòu)，Li₃V_1.85Sc_0.15(PO₄)₃/C樣品具有優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能，其在10 C的高倍率下可提供84.8 mAh/g的首次放電比容量，并且循環(huán)100圈后容量保持率高達(dá)93.5%。

錳對(duì)釩渣鈣化提釩的影響分析

葉露, 杜光超, 李月鵬, 彭毅, 劉嚴(yán)

2022, 43(6): 38-44. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.006

摘要(463) HTML (195) PDF(33)

摘要:
以Mn含量不同的兩批釩渣為研究對(duì)象，利用XRD和SEM-EDS分析方法探究釩渣物相組成和微觀結(jié)構(gòu)，查明不同Mn含量釩渣鈣化焙燒熟料的物相變化及對(duì)釩浸出率的影響。結(jié)果表明：釩渣主要由釩鐵尖晶石、鐵橄欖石及透輝石物相構(gòu)成，在一定范圍內(nèi)，渣中V、Mn、Fe等主要成分的小幅波動(dòng)不影響釩渣的主要物相組成；釩渣焙燒熟料均由赤鐵礦Fe₂O₃、鐵板鈦礦Fe₂TiO₅、硅酸鹽SiO₂及釩酸鹽相組成，其中，釩酸鹽成分主要為Mn₂V₂O₇與Ca₂V₂O₇復(fù)鹽，釩主要賦存于釩酸鹽復(fù)鹽中，釩渣中Mn含量變化對(duì)熟料物相組成未產(chǎn)生明顯影響；在較低鈣釩比以及相同焙燒-浸出條件下，Mn對(duì)鈣化提釩的焙燒-浸出效果有一定的促進(jìn)作用，MnO含量分別為6.98%和8.26%的釩渣焙燒熟料釩的浸出率分別為93.66%和94.51%。

TA18鈦合金熱變形行為及熱加工圖研究

彭力, 江健, 羅小峰, 申學(xué)良, 王瑩, 邢遠(yuǎn)

2022, 43(6): 45-50. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.007

摘要(665) HTML (236) PDF(40)

摘要:
采用Gleeble 3500熱模擬試驗(yàn)機(jī)研究了TA18鈦合金在750～1050 ℃和0.001～10 s^?1條件下的熱變形行為，建立了Zener-Hollomon參數(shù)（Z參數(shù)）的本構(gòu)方程及熱加工圖。結(jié)果表明，TA18鈦合金β單相區(qū)的變形激活能為310.71 kJ/mol，α+β雙相區(qū)的應(yīng)變激活能為578.78 kJ/mol。經(jīng)過(guò)擬合得到了TA18鈦合金在單相區(qū)和雙相區(qū)變形的流變應(yīng)力本構(gòu)方程。通過(guò)對(duì)熱加工圖的分析，確定了TA18鈦合金合理的熱加工參數(shù)范圍為：變形溫度825～900 ℃，應(yīng)變速率0.01～0.05 s^?1。試驗(yàn)結(jié)果可為T(mén)A18鈦合金熱加工工藝參數(shù)的選擇提供理論依據(jù)。

醫(yī)用鎳鈦合金溫變形過(guò)程中的本構(gòu)關(guān)系和組織演變

朱紹珍, 王杰

2022, 43(6): 51-57. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.008

摘要(470) HTML (301) PDF(41)

摘要:
為研究醫(yī)用鎳鈦合金的溫變形行為，利用Gleeble-3800 熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)其進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，獲得了合金壓縮過(guò)程的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，分析了合金在變形過(guò)程中的本構(gòu)關(guān)系和微觀組織演變過(guò)程，并建立了加工圖，確定出較好的加工參數(shù)。結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶是壓縮變形過(guò)程中主要的軟化機(jī)制，當(dāng)30≤lnZ≤42時(shí)，合金發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)，當(dāng)23≤lnZ≤26時(shí)，合金發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。根據(jù)合金微觀組織分析結(jié)果及熱加工圖，合金在較低應(yīng)變速率和較高溫度下變形時(shí)具有良好的塑性變形能力和細(xì)小的再結(jié)晶組織，合金較好的兩個(gè)變形工藝參數(shù)區(qū)域?yàn)椋簠^(qū)域1為變形溫度935～1045 K，應(yīng)變速率0.001～0.004 s^?1；區(qū)域2為變形溫度1045～1073 K，應(yīng)變速率0.003～0.03 s^?1。

射頻等離子體球化Ti-25Ta合金粉末及其選區(qū)激光熔化成形性能研究

蒲蕓娜, 趙德偉, 施麒, 譚沖, 鄭海忠, 劉辛, 丁忠耀

2022, 43(6): 58-65. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.009

摘要(435) HTML (207) PDF(50)

摘要:
利用射頻等離子體球化工藝成功制備了Ti-25Ta合金粉末，采用選區(qū)激光熔化成形Ti-25Ta合金球形粉末，研究了激光功率對(duì)打印件表面形貌、致密度、微觀組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示，球化后Ti-25Ta合金粉末D₅₀為43.8 μm，較原料粒徑略有增大。原料粉末內(nèi)部為枝晶組織，球化后粉末內(nèi)部呈胞狀組織。粉末的流動(dòng)性、松裝密度和振實(shí)密度均有大幅提高。隨著激光功率增加，α'馬氏體細(xì)化明顯。在較高激光功率200 W時(shí)，致密度達(dá)到最大95.32%，顯微硬度（HV_0.3）為378.2。拉伸試驗(yàn)表明，隨著激光功率的增大，材料斷裂機(jī)制由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈院晚g性斷裂。

熱處理對(duì)鈦合金Ti₈₄Al₁₁FeMo₄組織和性能的影響

張雪峰, 陳敏, 劉許旸, 高友智, 韋良曉, 蔡俊豪, 倪梓潔, 陳新才

2022, 43(6): 66-70. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.010

摘要(552) HTML (224) PDF(33)

摘要:
通過(guò)d電子理論設(shè)計(jì)出新型兩相鈦合金Ti₈₄Al₁₁FeMo₄，分析了物相組成隨溫度的變化關(guān)系。結(jié)合熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果，分別研究了700、770 ℃以及850 ℃不同時(shí)效溫度下鈦合金的微觀組織與力學(xué)性能的演化關(guān)系。結(jié)果表明，隨著時(shí)效處理溫度的提高，Ti₈₄Al₁₁FeMo₄鈦合金微觀組織中β相的含量逐漸增多。當(dāng)時(shí)效溫度增加到850 ℃時(shí)，β析出相的含量最多，且在粗β相間分布著大量細(xì)小尺寸的β相。Ti₈₄Al₁₁FeMo₄鈦合金經(jīng)不同時(shí)效溫度處理后表現(xiàn)出不同的力學(xué)性能，在700 ℃和770 ℃下時(shí)效處理后可顯著提高鈦合金的壓縮強(qiáng)度，而在850 ℃下時(shí)效后可以實(shí)現(xiàn)鈦合金的強(qiáng)度和塑性的同步提升。

碳微合金化對(duì)Ti-4.5Al-3.5Zr-2Fe低成本鈦合金組織及力學(xué)性能的影響

王安東, 王志天, 相志磊, 韓竟俞, 周宗熠, 申高亮, 黃景存, 陳子勇

2022, 43(6): 71-77. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.011

摘要(433) HTML (167) PDF(37)

摘要:
采用水冷銅坩堝真空感應(yīng)懸浮熔煉爐制備了不同碳含量為0、0.1%、0.15%和0.3%的Ti-4.5Al-3.5Zr-2Fe低成本鈦合金，研究了碳微合金化對(duì)鈦合金鑄態(tài)組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：隨著碳元素的引入，原始β晶粒以及α片層寬度尺寸有一定的細(xì)化，合金鑄態(tài)凝固組織由魏氏組織逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)籃組織，TiC在晶界析出。碳含量增加，合金強(qiáng)度增強(qiáng)，塑性降低，其中Ti-4.5Al-3.5Zr-2Fe-0.1C合金綜合力學(xué)性能最佳，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為 979 MPa 和 920 MPa，延伸率為 5.4%。

固溶時(shí)效處理對(duì)Ti60合金組織及性能的影響

張?zhí)燔?/a>, 岳顆, 胡釗華, 郭杰, 耿乃濤

2022, 43(6): 78-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.012

摘要(601) HTML (178) PDF(42)

摘要:
通過(guò)光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡觀察分析固溶時(shí)效處理對(duì)Ti60合金微觀組織的影響，結(jié)合其室溫及600 ℃高溫拉伸分析得到：鍛坯1/2高區(qū)域，組織較為均勻，適于在此取樣開(kāi)展Ti60合金固溶時(shí)效處理及后續(xù)性能研究。采用1035 ℃/2 h/WQ+700 ℃/5 h/AC固溶時(shí)效處理，Ti60合金的室溫抗拉強(qiáng)度為1193 MPa，延伸率為6.7%；600 ℃高溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到751MPa，延伸率為20.3 %，具有較好的強(qiáng)塑性匹配。試樣的裂紋源起源于試樣中心部位，斷面凹凸不平，為典型的韌窩型斷裂；裂紋源在邊部時(shí)，以爆炸式發(fā)散，斷口均有明顯的撕裂棱和解理面，斷裂方式為脆性斷裂。在600 ℃長(zhǎng)時(shí)間暴露過(guò)程中，合金表面發(fā)生氧化，降低Ti60合金熱穩(wěn)定性及塑性。于600 ℃環(huán)境中考察Ti60合金長(zhǎng)期穩(wěn)定服役性能，Ti60合金鍛態(tài)室溫抗拉強(qiáng)度為1 064 MPa，延展率為9.4%；固溶時(shí)效后試樣抗拉強(qiáng)度為1 224 MPa，延展率為4.7%。

壁厚和鑄造缺陷對(duì)ZTA15鈦合金組織及性能的影響

韓云飛, 袁兵兵, 孫冰, 劉義輝, 喬海濱, 李渤渤

2022, 43(6): 84-88. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.013

摘要(499) HTML (209) PDF(29)

摘要:
利用熔模精密鑄造技術(shù)，制備了圓柱形和啞鈴形的ZTA15鈦合金試棒（鑄態(tài)），然后進(jìn)行熱等靜壓處理（HIP態(tài)），采用室溫拉伸、顯微組織觀察、晶粒度評(píng)定、X射線探傷、掃描電鏡（SEM）及能譜分析等方法，研究了壁厚和鑄造缺陷對(duì)ZTA15鈦合金組織及性能的影響。結(jié)果表明：鑄態(tài)ZTA15鈦合金存在殘余應(yīng)力和縮松類鑄造缺陷，影響其力學(xué)性能，對(duì)工程化應(yīng)用不利；壁厚影響ZTA15鈦合金力學(xué)性能，壁薄位置晶粒度級(jí)別較高，鑄態(tài)殘余應(yīng)力較大，力學(xué)性能反而較低，經(jīng)熱等靜壓后殘余應(yīng)力得到消除，力學(xué)性能稍有提高，為較佳使用狀態(tài)；縮松類缺陷經(jīng)熱等靜壓后壓實(shí)閉合，擴(kuò)散結(jié)合成致密、均勻組織，提高了力學(xué)性能，且數(shù)據(jù)分布集中；夾雜類缺陷對(duì)ZTA15鈦合金的力學(xué)性能不利，尤其是塑性。

鈣法提釩尾渣的綠色資源化利用

何為, 王建, 戈文蓀, 陳煉

2022, 43(6): 100-108. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.015

摘要(538) HTML (234) PDF(66)

摘要:
以鈣法提釩尾渣為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)尾渣成分、物相和主要元素賦存狀態(tài)的分析,在結(jié)合前人研究的基礎(chǔ)上,提出了鈣法提釩尾渣通過(guò)物理法和火法冶金分離技術(shù)制取含釩鐵合金及含鈦爐渣的綜合利用途徑。研究表明：提釩尾渣經(jīng)搖床脫硫處理后，分離出石膏渣和含釩富鐵料，石膏渣供水泥廠使用，含釩富鐵料配加一定比例的還原劑、粘接劑成球后，在礦熱爐進(jìn)行熔分還原冶煉，可獲得釩含量3%左右的含釩鐵合金及TiO₂含量36%左右的還原渣，含釩鐵合金可用于含釩鋼水合金化；還原渣可用于高鈦渣冶煉。能實(shí)現(xiàn)鈣法提釩尾渣中的有價(jià)元素鐵、釩、鈦等有效提取與回收以及減輕環(huán)保壓力。

黃鐵礦催化CO還原NO性能研究

張釗, 戚瑞, 徐亞欣, 龔志軍

2022, 43(6): 109-114. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.016

摘要(440) HTML (130) PDF(31)

摘要:
以黃鐵礦作為脫硝催化劑，探究了其催化CO還原NO的性能，并采用XRF、XRD、SEM-EDS及H₂-TPR對(duì)其表征。結(jié)果表明，在400 ℃時(shí)，黃鐵礦具有78.53%的NO轉(zhuǎn)化率，且在500～800 ℃溫度范圍內(nèi)，其N(xiāo)O轉(zhuǎn)化率維持在100%保持不變，在具有優(yōu)異的NO還原性能的同時(shí)還具備極高的N₂選擇性及良好的CO轉(zhuǎn)化率；黃鐵礦在參與催化反應(yīng)過(guò)程中自身分解釋放SO₂，表面變得粗糙多孔，更有利于NO氣體的吸附及還原；黃鐵礦中起催化作用的物質(zhì)為FeS₂，其催化CO還原NO的反應(yīng)遵循Redox反應(yīng)機(jī)理，在反應(yīng)過(guò)程中CO是通過(guò)S輔助來(lái)還原NO，S的存在更有利于吸附在催化劑表面NO解離的進(jìn)行，使得黃鐵礦表現(xiàn)出極高的催化活性。

澳大利亞某鐵礦工藝礦物學(xué)及選礦試驗(yàn)研究

楊招君, 謝寶華, 鐘森林, 王豐雨, 梁燾茂, 李波

2022, 43(6): 115-120. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.017

摘要(382) HTML (147) PDF(25)

摘要:
澳大利亞擁有原礦品位高、有害元素含量低、開(kāi)采后不經(jīng)選礦可直接進(jìn)入冶煉的豐富的優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源，但優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源不可再生，開(kāi)發(fā)利用較低品位鐵礦石資源對(duì)于鐵礦石資源的可持續(xù)開(kāi)采具有重要意義。澳大利亞某鐵礦中Fe品位57.93%,主要含鐵礦物為赤鐵礦和褐鐵礦、少量硬錳礦,脈石礦物主要是高嶺土、石英，少量的長(zhǎng)石、黑云母、方解石、白鈦石、金紅石等。有價(jià)礦物之間嵌布關(guān)系復(fù)雜，且鐵礦嵌布粒度細(xì)，同時(shí)赤鐵礦和褐鐵礦包裹體包含于高嶺土、石英或交代連生，鐵礦磁選不易分離。試驗(yàn)采用磁選-浮選工藝流程獲得Fe品位為68.57%、回收率為76.45%的鐵精礦。

攀枝花硫酸渣內(nèi)配碳球團(tuán)成型試驗(yàn)研究

李俊翰

2022, 43(6): 121-125. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.018

摘要(293) HTML (101) PDF(25)

摘要:
為分離回收攀枝花硫酸渣中的鐵資源，以攀枝花硫酸渣為原料，煤粉為碳源，PVA為粘結(jié)劑，采用正交試驗(yàn)和單因素優(yōu)化試驗(yàn)探索了粘結(jié)劑用量、含水量、壓強(qiáng)、粒度組成等因素對(duì)硫酸渣內(nèi)配碳球團(tuán)機(jī)械強(qiáng)度性能的影響。研究表明：壓強(qiáng)對(duì)硫酸渣內(nèi)配碳球團(tuán)強(qiáng)度性能的影響最大，其次為粘結(jié)劑用量、含水量，粒度組成的影響最小。試驗(yàn)獲得了硫酸渣內(nèi)配碳球團(tuán)成型的適宜工藝為：粘結(jié)劑用量0.4%、含水量9%、壓強(qiáng)10 MPa。此條件下球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度為185.4 N/球、落下強(qiáng)度為42.5次/球，達(dá)到球團(tuán)工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的要求。該研究成果將為硫酸渣中鐵資源的還原分離回收提供參考，也為攀枝花釩鈦磁鐵礦資源綜合利用率的提高奠定一定的基礎(chǔ)。

Mg-Al-Ti系氧化物冶金工藝夾雜物控制的熱力學(xué)分析

郭志紅, 史賽超, 王旗, 馬國(guó)金, 王根磯, 朱立光

2022, 43(6): 126-137. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.019

摘要(587) HTML (167) PDF(52)

摘要:
開(kāi)展低鋁含量海工鋼氧化物冶金研究，擴(kuò)大海工鋼成分調(diào)整范圍，促進(jìn)誘導(dǎo)針狀鐵素體形核的有效夾雜物生成，對(duì)改善大線能量焊接熱影響區(qū)韌性具有重要應(yīng)用潛力。以EH420鋼為研究對(duì)象，利用FactSage熱力學(xué)軟件，進(jìn)行鋼液-夾雜物平衡熱力學(xué)計(jì)算，系統(tǒng)分析了Mg-Al-Ti脫氧體系與氧含量耦合變化對(duì)鋼中夾雜物析出類型、析出條件、析出量的影響，并設(shè)計(jì)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，為實(shí)際大線能量焊接用EH420海工鋼的目標(biāo)夾雜物控制提供理論指導(dǎo)。結(jié)果表明，控制鋼中Mg、Al、Ti含量分別在0.0020%水平、0.0080%～0.010%、0.010%～0.020%時(shí)，當(dāng)T.O.含量在0.0030%水平，析出Mg-Al-Ti-O復(fù)合夾雜物+MgO夾雜物；當(dāng)T.O.含量在0.0060%水平時(shí)，單獨(dú)析出Mg-Al-Ti-O復(fù)合夾雜物。

工程機(jī)械用超高強(qiáng)鋼的相變行為研究

鄭東升, 范才河, 胡澤藝, 孫雅馨, 羅登, 劉丹, 張青學(xué)

2022, 43(6): 138-142. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.020

摘要(366) HTML (176) PDF(11)

摘要:
借助MMS-200熱模擬試驗(yàn)機(jī)研究了Cr-Mo-Ni-B系工程機(jī)械用超高強(qiáng)鋼連續(xù)冷卻條件下的相變行為，通過(guò)熱膨脹曲線、光學(xué)顯微鏡（OM）和掃描電鏡（SEM）分析了冷卻速度（0.5～40 ℃/s）對(duì)其相變溫度和微觀組織的影響。結(jié)果表明，隨著冷卻速度增大，鋼相變溫度B_s、B_f、M_s、M_f均降低，中低溫相變加強(qiáng)。冷卻速度在2 ℃/s以下時(shí)，發(fā)生珠光體相變和貝氏體相變；冷卻速度在2～5 ℃/s時(shí)，出現(xiàn)粒狀貝氏體和板條馬氏體的混合組織；冷卻速度在5 ℃/s以上時(shí)，粒狀貝氏體消失，微觀組織為單一的板條馬氏體。在中低溫相變組織形成溫度范圍內(nèi)，冷卻速度對(duì)M-A島的形貌、尺寸、數(shù)量以及馬氏體板條寬度有顯著的影響。隨著冷速的增大，M-A島的形貌由塊狀向顆粒狀變化，其尺寸減小，數(shù)量增多；馬氏體板條的平均寬度減小。

20MnCr5齒輪鋼全流程夾雜物分析

白旭旭, 張敏, 曾建華, 楊樹(shù)峰, 李京社

2022, 43(6): 143-148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.021

摘要(429) HTML (145) PDF(26)

摘要:
為有效改善齒輪鋼的潔凈度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，必須明確齒輪鋼冶煉過(guò)程中非金屬夾雜物的演變行為。以某廠20MnCr5齒輪鋼為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)LF-VD-CC工藝齒輪鋼生產(chǎn)過(guò)程的全流程取樣分析，利用掃描電子顯微鏡對(duì)冶煉過(guò)程不同階段的夾雜物成分、形貌、尺寸和數(shù)量等特性進(jìn)行系統(tǒng)分析研究。結(jié)果表明，LF進(jìn)站時(shí)，主要夾雜物為Al₂O₃-MnS復(fù)合夾雜物，其中還分布了大量的MnS夾雜物；精煉20 min后取樣，觀察到Al₂O₃-MgO-MnS復(fù)合夾雜物和Al₂O₃夾雜物；LF末期，產(chǎn)物基本不變；VD破空后，觀察到的主要夾雜物為MnS夾雜物和呈近球形的以Al₂O₃為核心的MnS包裹的復(fù)合夾雜物，還有許多鎂鋁尖晶石，其有的含有少量CaO，有的有少量MnS，但主要成分為鎂鋁尖晶石。針對(duì)該鋼廠鎂鋁尖晶石較多的情況，可通過(guò)調(diào)控精煉渣或者減少耐火材料的侵蝕進(jìn)行改善。

高氮釩鐵微合金化生產(chǎn)HRB500E抗震鋼筋試驗(yàn)研究

賈怡晗, 王清晨, 曹長(zhǎng)山, 翁玉娟

2022, 43(6): 149-152. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.022

摘要(304) HTML (218) PDF(29)

摘要:
以轉(zhuǎn)爐、連鑄、軋鋼工藝裝備為基礎(chǔ)，進(jìn)行了高氮釩鐵合金微合金化生產(chǎn)HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：與釩氮合金相比，使用高氮釩鐵合金微合金化生產(chǎn)HRB500E抗震鋼筋節(jié)釩22.2%，釩合金化成本降低17.98元/t。鋼筋力學(xué)性能穩(wěn)定，具有低應(yīng)變時(shí)效性。?28 mm和?32 mm規(guī)格時(shí)效15天，R_eL均降低15 MPa、R_m分別降低2 MPa和3 MPa, A_gt分別提高0.7個(gè)百分點(diǎn)和0.8個(gè)百分點(diǎn)，之后力學(xué)性能不變，時(shí)效后的鋼筋強(qiáng)屈比和屈標(biāo)比更合理，抗震性能更好。鋼筋金相組織為珠光體+鐵素體，晶粒度等級(jí)10級(jí)，比使用釩氮合金提高1.0級(jí)。鋼筋拉伸試驗(yàn)斷口為等軸韌窩斷口。鋼筋幫條焊后進(jìn)行拉伸在母材斷裂，縮頸顯著，焊接性能良好。疲勞檢驗(yàn)200萬(wàn)次時(shí)未發(fā)生斷裂，滿足新國(guó)標(biāo)GB/T 1499.2—2018的疲勞壽命要求。

Cr-Mo-V系冷鐓鋼表面脫碳演變規(guī)律的研究

陳繼林, 馬洪磊, 霍立偉, 閆聰, 張昆耀

2022, 43(6): 153-160. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.023

摘要(508) HTML (130) PDF(13)

摘要:
研究了冷鐓鋼40CrMoV加熱溫度、加熱時(shí)間及表面處理對(duì)脫碳層深度和組織形貌的影響，并分析了表面脫碳隨溫度變化的演變機(jī)理。結(jié)果表明，冷鐓鋼40CrMoV在700～1100 ℃加熱時(shí)，其總脫碳層深度隨溫度的升高逐漸增大， 750～850 ℃為完全脫碳層生成的敏感溫度區(qū)間，其在800 ℃時(shí)達(dá)到峰值；保溫時(shí)間的延長(zhǎng)使得脫碳層深度進(jìn)一步加深；表面車(chē)削處理后使總脫碳層降低50%，完全脫碳層得到惡化。對(duì)冷鐓鋼40CrMoV在工業(yè)生產(chǎn)中表面脫碳的控制提出了建議。

Y12Cr18Ni9易切削鋼鑄態(tài)組織及力學(xué)性能研究

王英虎, 鄭淮北, 方軼, 劉庭耀, 王利偉, 姚斌

2022, 43(6): 166-172. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.025

摘要(584) HTML (198) PDF(23)

摘要:
以Y12Cr18Ni9易切削鋼為研究對(duì)象，借助Factsage熱力學(xué)計(jì)算軟件、掃描電鏡、Phenom Partical X掃描電鏡-能譜儀對(duì)其鑄態(tài)組織及力學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明：Y12Cr18Ni9易切削鋼中的平衡相主要有Liquid、MnS、δFerrite、Austenite、M₂₃C₆、Ferrite與Sigma。平衡凝固和冷卻相變路徑為：Liquid→Liquid+δFerrite→Liquid+δFerrite+Austenite→Liquid+δFerrite+MnS+Austenite→δFerrite+MnS+Austenite→MnS+Austenite→MnS+M₂₃C₆+Austenite→MnS+M₂₃C₆+Austenite+Ferrite→MnS+M₂₃C₆+Sigma+Austenite+Ferrite。試驗(yàn)鋼中的硫化物呈球形、橢球形、紡錘形或短棒狀并以簇狀沿晶界分布，屬于第Ⅱ類硫化物，長(zhǎng)寬比≤3的硫化物占比達(dá)到了94.75%，尺寸≤3 μm的硫化物所占比例為80.22%，最大弦長(zhǎng)≤3 μm的硫化物所占比例為76.02％。簇狀硫化物會(huì)影響Y12Cr18Ni9易切削鋼的力學(xué)性能，沿晶界分布的簇狀硫化物是形成準(zhǔn)解理面的主要原因。經(jīng)室溫拉伸及沖擊試驗(yàn)測(cè)試，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率和沖擊功分別為597 MPa、233 MPa、17.7%、19.5%和21.8 J。

Al_xCoCrFeNi拉伸力學(xué)性能的分子動(dòng)力學(xué)模擬

張榮, 祁文軍, 張爽

2022, 43(6): 173-179. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.026

摘要(1037) HTML (354) PDF(127)

摘要:
采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了Al_xCoCrFeNi高熵合金（HEAs）在單軸拉伸下的微觀組織演變、變形機(jī)制和力學(xué)性能，重點(diǎn)研究了Al摩爾比0.1至1.0時(shí)Al含量、高溫和高應(yīng)變速率對(duì)Al_xCoCrFeNi力學(xué)性能的影響。研究表明：Al摩爾比0.1至1.0時(shí)，常溫環(huán)境下（300 K）屈服應(yīng)力及應(yīng)變隨Al含量及溫度的上升呈下降趨勢(shì)。Al含量的增加導(dǎo)致HEAs會(huì)在更小的應(yīng)變處開(kāi)始屈服，更早進(jìn)入屈服階段，從而使HEAs更容易變形，力學(xué)性能降低。在300～1500 K環(huán)境下隨著溫度的上升，位錯(cuò)逐漸減少，不同位錯(cuò)之間的相互作用減弱，無(wú)法形成固定位錯(cuò)阻礙材料運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降。Al_xCoCrFeNi屈服應(yīng)變、應(yīng)力與應(yīng)變速率變化呈正相關(guān)，且屈服應(yīng)力對(duì)高應(yīng)變速率敏感。

鑄態(tài)Mn18Cr18N鋼多道次軋制和熱處理影響研究

劉潔, 李娟

2022, 43(6): 180-184. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.027

摘要(381) HTML (231) PDF(17)

摘要:
對(duì)Mn18Cr18N電渣重熔鋼進(jìn)行三道次和五道次的軋制及固溶處理。借助電子背散射儀（EBSD）觀察微觀組織，發(fā)現(xiàn)隨著軋制道次的增加，再結(jié)晶晶粒沿著晶界生長(zhǎng)，呈現(xiàn)項(xiàng)鏈狀分布，大角度晶界向小角度晶界逐漸遷移后趨于穩(wěn)定，并出現(xiàn)大量剪切變形帶，結(jié)果表明，較大的單道次壓下量或較高的終軋溫度有利于軋制后的Mn18Cr18N鑄態(tài)奧氏體不銹鋼再結(jié)晶。固溶處理后，發(fā)現(xiàn)晶粒細(xì)化并長(zhǎng)大，退火孿晶增多，組織主要發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。對(duì)Mn18Cr18N鋼進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)隨著軋制道次的增加，抗拉強(qiáng)度由950 MPa增加至1 090 MPa，屈服強(qiáng)度增加，斷后伸長(zhǎng)率由43.46%降至29.55%，塑性降低；相應(yīng)試樣固溶處理后，抗拉強(qiáng)度由904 MPa降至870 MPa，屈服強(qiáng)度降低，斷后伸長(zhǎng)率由42%升高到48%，塑性提高，結(jié)果表明固溶處理改善了材料的組織和性能。

鋼軌萬(wàn)能孔型設(shè)計(jì)方法研究與應(yīng)用

陶功明, 朱軍, 劉劍, 張學(xué)斌, 胡曉, 陳元福

2022, 43(6): 185-192. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.028

摘要(2216) HTML (238) PDF(45)

摘要:
結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，以七機(jī)架萬(wàn)能生產(chǎn)線鋼軌產(chǎn)品為例進(jìn)行了萬(wàn)能區(qū)孔型設(shè)計(jì)方法的研究與推演。根據(jù)成品尺寸及各道次的延伸系數(shù)、各孔型局部尺寸變形關(guān)系，反向推算出各道次軋件的斷面面積、延伸系數(shù)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合孔型設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定出各道次孔型的結(jié)構(gòu)形狀、孔型尺寸。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該研究成果可完全滿足高精度鋼軌的高效開(kāi)發(fā)，具有減少孔型設(shè)計(jì)試錯(cuò)次數(shù)，設(shè)計(jì)效率高、產(chǎn)品成材率高、尺寸精度高及生產(chǎn)事故率低等特點(diǎn)。

基于材料基因工程方法的固態(tài)鋰離子導(dǎo)體材料快速搜索研究

稅烺, 付建輝

2022, 43(6): 193-200. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.029

摘要(305) HTML (181) PDF(34)

摘要:
運(yùn)用決策樹(shù)算法和隨機(jī)森林算法來(lái)構(gòu)建針對(duì)固態(tài)超離子導(dǎo)體的篩選模型。基于從文獻(xiàn)收集的數(shù)據(jù)集和20個(gè)基于材料晶格常數(shù)的參數(shù)，建立了兩種決策樹(shù)模型、一種隨機(jī)森林模型和一種作為對(duì)比的邏輯回歸模型。通過(guò)對(duì)比，隨機(jī)森林模型展示出較低的算法復(fù)雜度和較好的泛化能力。這些訓(xùn)練好的模型隨后被用于篩選Material Project數(shù)據(jù)庫(kù)中的含鋰的化合物。隨機(jī)森林模型的篩選結(jié)果將候選材料總數(shù)降低了87.76%，其中包含有數(shù)種已知的超離子導(dǎo)體材料，因而展現(xiàn)出了該模型的可靠性和高效性。所使用的模型建立方法可以顯著減少搜尋理想物理屬性的材料所需要的時(shí)間，從而加速了新材料的研發(fā)過(guò)程。

留言板

2022年第43卷第6期

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