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張云, 葉國華, 梁雪崟, 項新月, 榮一陽, 宋昌溆

2023, 44(2): 1-8. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.001

摘要(1753) HTML (198) PDF(52)

摘要:
評述了近些年我國在頁巖釩礦直接酸浸提釩強化與活化方面的研究進展。結果表明：助浸劑可強化與活化對頁巖釩礦晶格結構的破壞作用，其中，含氟助浸劑因浸出效果好、成本低而在工業上得到廣泛應用，但大量使用氟化物會加大廢水處理的難度；氧化劑能將不溶的低價釩氧化為可溶的高價釩，其一般配合含氟助浸劑使用。混合酸浸出即采用含氟酸與硫酸按一定比例混合，可以達到強化與活化目的，為頁巖釩礦浸出提釩提供了一條新的思路。加壓浸出可以強化釩的浸出效果，但對設備要求嚴格，仍處于試驗研究階段。微波協助浸出、超聲波協助浸出及微生物浸出作為新型浸出技術，在技術和設備發展水平上具有一定局限性。綠色高效助浸劑的研發仍將是今后的主要方向，與此同時，應不斷加深對新型強化與活化浸出技術基礎理論的探討，以為后續技術與設備的革新及未來的產業化應用提供理論支撐。

含釩溶液制備五氧化二釩的研究現狀

伍珍秀

2023, 44(2): 9-19. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.002

摘要(908) HTML (244) PDF(130)

摘要:
含釩溶液主要采用銨鹽沉淀、水解沉淀、三聚氰胺沉淀、還原沉淀等方法，獲得釩化合物煅燒制備五氧化二釩。綜述了堿性銨鹽沉釩、弱酸性銨鹽沉釩、酸性銨鹽沉釩、水解沉釩、三聚氰胺沉釩，以及還原沉釩工藝的研究現狀及優缺點，并綜合分析了各沉釩工藝的pH值范圍、銨耗量、五氧化二釩純度及研究熱點，指出未來產業化沉釩工藝必然會根據原料特點，結合終端產品、經濟成本和環保需求，往多元化沉釩集成工藝發展；未來從釩溶液中制備五氧化二釩的實驗室研究方向主要集中在高濃度釩液雜質及機理研究，沉釩新工藝研發。

鎂熱法生產海綿鈦過程反應器溫度場模擬研究

李吉帆, 盛卓, 李開華, 孫浩山, 張小輝, 李冬勤, 李亮, 周杰, 陳秀敏

2023, 44(2): 20-27. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.003

摘要(470) HTML (106) PDF(37)

摘要:
以7.5 t“I”爐實際尺寸為基礎，建立鎂熱法生產海綿鈦還原爐物理模型，模擬還原過程中爐內溫度場分布。研究發現，在TiCl₄中心加料工況下，反應器由內向外，在橫向和縱向均形成明顯的溫度梯度，從反應中心區至器壁溫度逐漸降低，且上部氬氣區域溫度明顯低于反應區熔體溫度。提高TiCl₄給料速度，延長連續給料時間均能使反應區最高溫度和平均溫度呈現上升趨勢。對于7.5 t“I”型爐，當料速低于280 kg/h時，反應釋放熱量低于風冷區的散熱量，生產中需要對反應器進行補熱，當給料速度從200 kg/h提高至400 kg/h時，3 h內反應區最高溫度由986.5 ℃上升至1167.4 ℃。當器壁控制溫度由820 ℃降低至750 ℃時，反應中心溫度降低約18 ℃，即增大器壁與反應中心溫度梯度有利于促進爐內熔體散熱。通過建立合理的壁溫控制和加料、排料制度，能夠避免海綿鈦出現硬芯，改善產品質量。

海綿鈦為原料制備Ti₃AlC₂粉體研究

蒲鑫, 朱學軍, 鄧俊, 張毅, 楊濤, 王俊

2023, 44(2): 28-33. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.004

摘要(425) HTML (126) PDF(18)

摘要:
以海綿鈦為鈦源，海綿鈦∶鋁∶碳=3∶1.2∶1.8的比例混合，采用無壓燒結的方法合成Ti₃AlC₂粉體。探討保溫溫度在1000 ℃和1100 ℃下燒結產物結果，以及不同保溫時間對試驗結果的影響，同時在工藝上還采用了熔鹽法探究摻雜NaCl或KCl對無壓燒結制備Ti₃AlC₂的純度的影響。試驗結果表明，在氬氣保護條件下，1100 ℃燒結出的產物純度最好，采用熔鹽法工藝中，摻雜鹽所得產物中仍以1100 ℃的產物純度最好，并且摻雜$ \text{NaCl} $的產物純度高于摻雜$ \text{KCl} $。同時保溫時間不足會導致雜質Ti₂AlC相與TiC相過多，保溫時間過長也會導致產物分解。最終試驗確定以海綿鈦:鋁:碳:鹽的摩爾比例3∶1.2∶1.8∶2.5置于通氬氣的管式爐中升溫至1100 ℃，保溫0.5 h的產物純度最高，可達到90%。

煅燒過程中鋅系與鋁系鈦白粒子演變規律的對比研究

劉嬋, 路瑞芳, 吳健春, 石瑞成

2023, 44(2): 34-39. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.005

摘要(516) HTML (134) PDF(21)

摘要:
分別選取攀枝花某鈦白粉廠鋅系鹽處理和鋁系鹽處理后的窯前壓榨料作為試驗原料，開展從室溫到990 ℃勻速升溫的煅燒過程中二氧化鈦粒子性質變化規律研究。首先，通過水分分析儀分析了煅燒過程中不同溫度下的樣品水分變化，表明800 ℃以上基本不存在結構脫水。進一步通過納米激光粒度儀和SEM對粒子粒徑和形貌進行考察，表明脫水過程中先形成邊界清晰的團聚體，脫水完全后，團聚體逐漸解體，一次粒子逐漸長大，邊界逐漸清晰。當金紅石含量達到98%以上時，TiO₂粒子SEM平均粒徑隨著溫度升高而增大的同時，粒徑標準差也隨之增大。脫硫對TiO₂粒子表面zeta電位影響較脫水更加明顯，且金紅石含量的變化對粒子表面zeta電位變化影響顯著。

鈣化提釩尾渣碳酸氫銨脫硫及酸浸提釩工藝研究

王俊, 孫啟武, 王安東, 吳永川, 陳海濤, 朱學軍, 陳丹丹, 毛雪華, 張毅, 鄧俊

2023, 44(2): 40-47. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.006

摘要(491) HTML (141) PDF(22)

摘要:
針對鈣化提釩尾渣難以實現有效提釩利用的現狀，提出采用碳酸氫銨脫硫-酸性浸出的工藝對鈣化提釩尾渣進行處理。研究了脫硫過程中反應溫度、碳酸氫銨加入量、液固比對脫硫效果的影響；酸浸過程中溫度、pH、液固比對提釩效果的影響，并采用曲面響應的研究手段進行了條件優化，獲得了最佳反應參數。結果表明：在脫硫反應溫度為30 ℃，碳酸氫銨用量與脫硫理論值之比為1.4∶1，脫硫液固比（L∶S）=5∶1時，脫硫率為94.58%；在酸浸溫度30 ℃，酸浸液固比L∶S=6∶1，酸浸pH=1.0的條件下，尾渣釩的浸出率為56.79%。通過曲面響應試驗得到了最佳工藝參數：浸出pH為0.977，浸出溫度為39.36 ℃，液固比4.455∶1。在該條件下，釩的浸出率的預測值為56.80%，驗證性試驗浸出率為56.77%，比預測值僅低0.03個百分點。研究結果表明該工藝操作簡單，脫硫率高，提釩效果較好，有利于鈣化提釩尾渣的有效利用，具有良好的發展前景。

MXene/磷化鈷復合材料電催化制氫性能研究

李金洲, 陳超, 黨杰

2023, 44(2): 48-54. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.007

摘要(750) HTML (294) PDF(37)

摘要:
針對傳統電催化劑材料導電性差、活性位點易堵塞等問題，采用高導電性和優異親水性的二維碳化鈦釩(MXene)作為催化劑負載基底，在此基礎上與具有高比表面積的金屬有機框架衍生的磷化鈷結合制備電解水制氫陰極材料。利用X射線衍射儀（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、密度泛函理論計算（DFT）和電化學測試等手段，研究了復合電極材料的晶體結構、表面形貌特征、活性位點電子結構和電化學特性。結果表明，有機配體中的碳氮元素能有效調節電極材料中活性位點的電子結構，從而改善吸脫附動力學條件；二維MXene進一步降低了電極材料電荷轉移電阻，所制備的催化劑在10 mA/cm²電流密度時僅需要114 mV的過電位，且長時間工作后依然保持穩定。研究結果為制備高性能非貴金屬析氫催化劑提供了參考和思路。

溶液燃燒合成法制備Zr摻雜的BaTiO₃介電陶瓷及其儲能性能研究

燕美伶, 左承陽, 李江艷, 曹知勤, 余子函, 朱丹雨, 潘小莉

2023, 44(2): 55-60. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.008

摘要(420) HTML (175) PDF(19)

摘要:
介電陶瓷電容器具有超高的功率密度和超快的充放電速度，在能量回收系統、脈沖大功率領域等具有重要的應用前景。以硝酸鋇、鈦酸丁酯、硝酸氧鋯、甘氨酸以及硝酸為原料，檸檬酸為絡合劑，硝酸錳為助燒劑，采用溶液燃燒法制備了Zr摻雜的 BaTi_(1-x)Zr_xO₃(BTZ_x)介電陶瓷。分別采用 X 射線衍射儀和掃描電子顯微鏡對BTZ_x介電陶瓷樣品進行了物相和微觀形態分析。利用精密阻抗分析儀和鐵電分析儀研究了BTZ_x 介電陶瓷樣品的介電和儲能性能。研究結果表明，Zr⁴⁺的引入細化了陶瓷晶粒，提高了擊穿強度,增加了離子混亂度，有效減小了剩余極化。當x=0.20時，獲得優異的儲能性能：在350 kV/cm下，可釋放能量密度和儲能效率分別達到 1.60 J/cm³ 和 88.5%。

固溶和時效溫度對鑄態TC18合金組織性能的影響

牟芃威, 呂書鋒, 杜趙新

2023, 44(2): 61-66. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.009

摘要(709) HTML (204) PDF(30)

摘要:
鈦合金具有相變復雜性以及相變敏感性，制備狀態下的高強鈦合金其顯微組織及力學性能與對應的固溶-時效工藝直接相關。該研究對名義成分為Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe的TC18鈦合金進行固溶-時效處理，對比研究不同固溶溫度以及時效溫度對其顯微組織及力學性能的影響。結果表明，固溶-時效熱處理對合金性能提升效果顯著，固溶處理使合金基體中殘存的初生α相粗化，其他區域形成過飽和固溶體，在接下來的時效過程中，β基體析出細小針狀次生α相。在兩種α相的配合影響下，合金整體強度提升明顯。

工業純鈦TA2壓載荷下含表面裂紋板應力強度因子

張雨宸, 姚錫銘, 裴琦, 周昌玉, 賀小華

2023, 44(2): 67-76. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.010

摘要(686) HTML (187) PDF(12)

摘要:
以壓載荷下工業純鈦TA2含表面裂紋板為研究對象。采用有限元方法，建立了壓載荷下含復合型半橢圓表面裂紋板模型，計算了裂紋體應力強度因子，研究了裂紋傾角β、裂紋相對深度a/t、裂紋相對形狀a/c、裂紋面摩擦系數μ和側壓系數λ對應力強度因子的影響。結果表明：裂紋傾角，裂紋相對形狀對應力強度因子影響顯著，裂紋相對深度對應力強度因子影響不明顯。摩擦系數和測壓系數的增大可明顯減小應力強度因子，抑制剪切破壞。最后基于應力強度因子有限元解，回歸得到了適用于受單軸壓載下含半橢圓表面裂紋板的應力強度因子K_Ⅱ和K_Ⅲ解。研究結果對工業純鈦TA2壓載荷下含半橢圓表面裂紋結構安全性評價具有參考價值。

TA9鈦合金高溫拉伸變形行為的研究

董曉鋒, 王冠軍, 張明玉, 楊再江, 楊學新, 葉紅川, 高填

2023, 44(2): 77-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.011

摘要(417) HTML (281) PDF(20)

摘要:
采用高溫拉伸試驗，得到TA9鈦合金在800～920 ℃溫度范圍內和應變速率為0.001～0.125 s^?1條件下的應力應變曲線，分析在拉應力條件下，變形溫度、應變速率和流變應力三者之間的關系，構造了Arrhenius雙曲正弦函數本構方程，并進行了應變修正，繪制出變形量為20%和50%時的熱加工圖，總結出不同變形條件下合金顯微組織演變規律。結果表明：流變應力隨變形溫度的提高和應變速率的降低而降低，由本構方程計算出兩相區變形激活能為569.453 kJ/mol，熱加工圖中的失穩區主要有四個區域，分別是在800～845 ℃和870～920 ℃時，應變速率在大于0.07 s^?1和0.002～0.03 s^?1處。此外，斷裂位置顯微組織中α相沿著合金變形的方向被拉長，α晶界變成鋸齒狀，這與動態回復過程中α向沿亞晶界破碎、分割和晶界突出有關。當變形溫度一定時，等軸α晶粒尺寸隨應變速率的提高而減小，當應變速率一定時，等軸α晶粒尺寸隨溫度的升高而變大。

SiC_f/TC11復合材料拉伸行為研究

郝鵬, 孟凡玲, 楊麗娜, 王玉敏

2023, 44(2): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.012

摘要(379) HTML (125) PDF(24)

摘要:
采用磁控濺射先驅絲法和熱等靜壓工藝制備SiC_f/TC11復合材料，研究了SiC_f/TC11復合材料室溫和500 ℃拉伸性能及斷裂機制。結果表明，SiC_f/TC11復合材料室溫和500 ℃抗拉強度分別為1 530 MPa和1 553 MPa，明顯高于基體TC11鈦合金，與TC11鈦合金相比，抗拉強度分別提升了～57%和～133%，纖維增強效果顯著。通過觀察SiC_f/TC11復合材料室溫、500 ℃拉伸斷口和縱剖面斷裂特征，指出了室溫和500 ℃拉伸斷裂機制主要包括反應層多次斷裂、纖維一次斷裂、纖維多次斷裂、纖維-基體界面脫粘、纖維拔出、W芯-SiC界面脫粘、基體斷裂、包套斷裂等，揭示了SiC_f/TC11復合材料室溫和500 ℃拉伸載荷下多組元失效斷裂過程。

釩作中間層的TC4鈦合金與316L不銹鋼雙道激光焊接

余騰義, 陳樹海, 劉珂, 賈旭, 陳容

2023, 44(2): 92-97. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.013

摘要(483) HTML (136) PDF(24)

摘要:
采用TC4鈦合金和316L不銹鋼作為母材，純釩作為中間層材料，進行了雙道激光焊接試驗。研究了焊接速度、光束偏移量對焊縫成形、顯微組織、力學性能的影響，并進行了分析測試。結果表明：在鈦合金一側的釩中間層可發生一定程度的熔化，但界面近域均為固溶體，對接頭的力學性能影響較小。在釩與不銹鋼一側，釩中間層與不銹鋼呈釬焊界面，釩發生一定程度的溶解與擴散，形成擴散層。隨著鋼側光束偏移量的增加，V/Fe界面擴散層的厚度減小，偏移量為0.3 mm時，界面擴散層厚度達到35.8 μm，此時抗拉強度最高達到406.9 MPa，斷裂位置為釩/不銹鋼界面處，斷口呈韌性斷裂特征。

磁控濺射與電子束蒸發制備Ti薄膜性能的研究

李兆營

2023, 44(2): 98-102. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.014

摘要(408) HTML (979) PDF(125)

摘要:
為了研究不同制備方法對薄膜性能的影響，分別利用磁控濺射法和電子束蒸發法在長有500 nm厚的SiO₂薄膜的Si(100)晶圓上制備了生長速度為1.0 nm/s，厚度為100 nm的Ti薄膜，并對薄膜的厚度、表面形貌、電阻、反射率及應力進行了測試。相比于電子束蒸發法，磁控濺射法制備的薄膜表面晶粒更加均勻致密，表面缺陷少，粗糙度較小，薄膜具有更低的電阻、應力以及更高的反射率。試驗結果表明，磁控濺射法制備的薄膜電性能優于電子束蒸發法。電子束蒸發法制備的薄膜應力具有較大的變化范圍，可用于多層膜之間的應力匹配調試。同時，也可以通過減少薄膜表面結構缺陷，減小薄膜表面粗糙度來提高薄膜的性能。

以含鈦碳化渣為集料制備碳纖維導電水泥砂漿

方喆禹, 鄧科興, 黃根, 唐晨鈞, 宣明, 王東, 冉松林

2023, 44(2): 103-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.015

摘要(632) HTML (263) PDF(33)

摘要:
以含鈦高爐渣的碳化產物（含鈦碳化渣）為集料，以碳纖維為導電相，制備了導電水泥砂漿。測試了含鈦碳化渣-碳纖維水泥砂漿在不同碳纖維含量下的抗折、抗壓強度和電阻率，并與標準砂-碳纖維水泥砂漿進行了性能比較。結果顯示，以含鈦碳化渣替代標準砂作為集料，不僅能顯著提升碳纖維水泥砂漿的抗壓和抗折強度，使其滿足建筑水泥砂漿的要求，還將導電水泥砂漿的滲流閾值從0.5 %降低至0.2 %。當碳纖維含量為2.0 %時，以含鈦碳化渣作為集料的水泥砂漿表現出優異的性能：28 d抗壓和抗折強度分別為39.9 MPa和10.2 MPa，濕潤條件下電阻率為10.7 Ω·m，干燥條件下電阻率為10.9 Ω·m。該研究既為含鈦高爐渣的再利用提供了一種新思路，也為導電水泥基復合材料的制備提供了新選擇。

鐵尾礦無溶劑法綠色高效制備ZSM-5分子篩

劉潤琪, 朱燕玉, 陳星月, 張鵬

2023, 44(2): 111-117. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.016

摘要(438) HTML (141) PDF(15)

摘要:
針對河北承德某地區鐵尾礦硅鋁含量高的特點，以該尾礦為原料制備ZSM-5分子篩。目前，以固體廢棄物為原料合成分子篩通常采用水熱法，合成工藝復雜、單釜利用率低且產生廢水，嚴重限制了以固體廢棄物為原料合成分子篩的大規模應用。該研究提出以無溶劑法合成ZSM-5分子篩，在分子篩合成過程中無液體溶劑參與，因此更加綠色環保。研究表明，ZSM-5分子篩最佳合成參數為：HDA/SiO₂=0.1、Na₂CO₃·10H₂O/SiO₂=0.4，150 °C晶化6 d，此時得到的ZSM-5分子篩同時具有介、微復合孔結構，其中微孔表面積為213.2 m²/g，外表面積為95.53 m²/g。此外，無溶劑法合成分子篩的元素利用率高于傳統水熱法，無溶劑法Si和Al的元素利用率分別為94.83%、95.89%，而水熱法僅為80%左右。

高鈦型高爐渣混凝土回彈法地區測強曲線試驗研究

汪杰, 梁月華, 蔡潤, 李吉

2023, 44(2): 118-123. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.017

摘要(605) HTML (255) PDF(12)

摘要:
在“碳達峰、碳中和”背景下，攀枝花地區推廣應用高鈦型高爐渣作為粗、細骨料制備混凝土。為提高回彈法檢測高鈦型高爐渣混凝土強度的準確度，運用高鈦型高爐渣粗、細骨料制備強度等級為C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70，邊長為150 mm的高鈦型高爐渣混凝土立方體試塊，飽水養護7 d后自然養護21 d，再將其放入室內加速碳化箱加速碳化0、3、7、14、28 d，進行回彈—抗壓—碳化深度測定試驗。根據《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23-2011）推定混凝土強度值與實際抗壓強度對比，分析回彈值、碳化深度與實際抗壓強度值之間的關系，研究表明：直接運用《規程》測定混凝土回彈強度值普遍低于實際抗壓強度值，差值較大，結果過于保守；在《規程》測定值基礎上加10 MPa快速判定高鈦型高爐渣混凝土回彈強度，精度高于《規范》推定値；基于回彈值、實際強度關系，結合碳化程度修正，運用最小二乘法擬合建立了精度更高的回彈法測定攀西地區高鈦型高爐渣混凝土抗壓強度的地區測強曲線$ f_{cu,i}^c = {\text{0}}{\text{.380 3}}R_{\text{m}}^{{\text{1}}{\text{.362 7}}} \cdot {\text{1}}{{\text{0}}^{{{( - 0}}{\text{.008 3}}{{e6828gqae8u}_{\text{m}}}{\text{)}}}} $。

鈦礦渣-磷石膏復合制備超硫酸鹽水泥試驗研究

董麗卿, 蔣勇, 王國敏, 王宗義

2023, 44(2): 124-131. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.018

摘要(566) HTML (218) PDF(27)

摘要:
采用磷石膏、鈦礦渣、熟料和硅酸鈉配制了10組超硫酸鹽水泥，對基體的抗壓強度、水化放熱、水化產物進行了研究，并對纖維增強后的抗折強度、拉伸強度和抗沖擊強度進行測試。結果表明，熟料和鈦礦渣均能有效提升超硫酸鹽水泥的抗壓強度，并能促進水化放熱和二次水化反應。較優的水泥配比為磷石膏∶鈦礦渣∶熟料∶硅酸鈉=25∶60∶13∶2，此時抗壓強度達到42.1 MPa。玄武巖纖維可顯著提高超硫酸鹽水泥的抗折強度和抗沖擊強度，表現為：當摻入0.3% 6 mm纖維時，試件的抗折強度提升了27.0%；摻入0.6%的12 mm纖維時，抗沖擊強度提高了120.3%。拉伸試驗結果表明，玄武巖纖維對提升水泥的極限拉伸強度不利，但能提高水泥的拉伸應變能力。

高強鋼板坯凝固過程模擬與工藝優化

張攀, 時朋召, 謝世正, 梁亮, 徐李軍, 王明林

2023, 44(2): 132-140. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.019

摘要(474) HTML (194) PDF(28)

摘要:
以凝固參數測定和鑄坯表面溫度測量結果為驗證邊界條件，應用ProCAST軟件對960QT鋼板坯連鑄過程中的傳熱和凝固過程進行了模擬，分析了拉速、過熱度對鑄坯溫度場、液芯長度的影響，得出在拉速為0.9 m/min，過熱度為23 ℃工況下，960QT板坯的凝固終點位置距離彎月面18.43 m；在澆注溫度為1535 ℃時，拉速每增加0.1 m/min，凝固末端位置向后移動2.7 m左右；在拉速為0.9 m/min時，過熱度每增加10 ℃，凝固末端位置向后移動0.4 m左右。此外，對輕壓下系統的壓下位置和壓下量進行了優化，由3個扇形段壓下改為2個扇形段壓下，6、7段壓下量改為2.0、2.5 mm。工藝優化后，鑄坯中心偏析和中心疏松得到明顯改善，中心碳偏析指數由1.85降至1.09。

板坯連鑄過程熱收縮變形行為研究

吳晨輝, 吳國榮, 張敏, 謝鑫, 李陽, 曾建華

2023, 44(2): 141-146. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.020

摘要(406) HTML (124) PDF(20)

摘要:
連鑄過程鑄坯已凝固坯殼因冷卻降溫發生熱收縮變形，該變形是制定連鑄機基礎收縮輥縫的重要依據。以板坯連鑄過程為對象，建立了三維熱-力耦合有限元模型，揭示了板坯連鑄過程已凝固坯殼沿厚度方向熱收縮變形規律。結果表明，澆鑄過程中坯殼熱收縮變形不斷增大，在凝固終點位置熱收縮出現短時加速增大趨勢，鑄機末端位置坯殼寬向中心位置熱收縮約8 mm；板坯寬向不同位置熱收縮變形存在較明顯差異，由寬向中心至鑄坯角部方向，已凝固坯殼厚度方向熱收縮變形呈先減小后增大趨勢。隨著拉速增加，相同鑄流位置熱收縮變形減小，拉速增加0.1 m/min，鑄機末端位置的坯殼寬向中心與寬向1/8位置熱收縮減小約1.2 mm。研究結果為優化鑄機基礎收縮輥縫，改善因不合理基礎輥縫導致的鑄坯內部質量問題提供了數據支撐。

磷元素對Fe-Mn阻尼合金性能影響研究

李江文, 李大航, 李琳, 侯華興, 趙剛

2023, 44(2): 147-152. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.021

摘要(384) HTML (119) PDF(11)

摘要:
Fe-Mn基阻尼合金是近些年來發現的一種新型金屬阻尼材料。以Fe-Mn基阻尼合金為研究對象，對經不同固溶溫度（800、900、1000 ℃）處理后的Fe-Mn、Fe-Mn-P阻尼合金的力學性能、耐蝕性能、阻尼性能進行了測試，利用EBSD進行了顯微組織結構表征。結果表明：磷元素添加提高了阻尼合金的屈服強度，有利于提高合金的耐腐蝕性能，但極大地惡化了阻尼合金的低溫韌性，降低了阻尼合金的阻尼性能。在800 ℃固溶狀態下，Fe-Mn-P合金阻尼性能最佳，隨著固溶溫度的升高，Fe-Mn-P阻尼合金強度降低，阻尼性能降低；ε/ε和ε/γ界面密度是影響Fe-Mn-P阻尼合金阻尼性能的重要因素。

Ti-Nb微合金化高速護欄鋼連續冷卻組織轉變規律研究

李焱祺, 甘曉龍, 劉亞軍, 王成, 張卓宇

2023, 44(2): 153-159. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.022

摘要(403) HTML (119) PDF(14)

摘要:
利用熱模擬試驗機、OM、TEM等試驗設備，研究了Ti-Nb微合金化高速護欄鋼的連續冷卻組織轉變規律，建立了試驗鋼的CCT曲線。研究結果表明：當冷速為0.5 ℃/s時，試驗鋼中的奧氏體發生鐵素體-珠光體相變；當冷速大于1 ℃/s時，開始發生貝氏體相變；當冷速為10～20 ℃/s時，既發生鐵素體-貝氏體相變又發生馬氏體相變；當冷速≥30 ℃/s時，發生貝氏體-馬氏體的相變。隨著冷速的增加，試驗鋼的硬度也隨之增大。在不同冷速下鋼中均存在（Ti, Nb）C析出物，且在鋼中呈彌散分布，在低冷速條件下，鋼中析出物的體積分數較大，尺寸較小，具有一定的析出強化效果。

卷取溫度對Ti-Nb微合金鋼微觀組織和力學性能的影響

關建輝, 曲錦波, 丁美良

2023, 44(2): 160-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.023

摘要(492) HTML (133) PDF(22)

摘要:
利用試驗軋機和熱處理爐進行了低碳Ti-Nb微合金鋼的模擬軋制和卷取試驗，研究卷取溫度對微觀組織和力學性能的影響。結果表明，隨著卷取溫度的降低，鋼的相變過程逐步由擴散型相變過渡到切變型相變，微觀組織由等軸鐵素體依次轉變為多邊形鐵素體、粒狀貝氏體、板條貝氏體；由于析出強化和相變強化的綜合作用，卷取態試驗鋼強度先降低后升高，延伸率持續降低；卷取過程微合金碳氮化物的析出強化導致卷取態試驗鋼強度高于空冷態試驗鋼，且隨著卷取溫度的降低，卷取態試驗鋼較空冷態試驗鋼強度的增量逐步降低；Ti-Nb微合金鋼的卷取溫度設定在560～630 ℃時，鋼屈服強度744～754 MPa，延伸率19%～20.9%，可獲得良好的綜合性能。

熱處理工藝對2.0 GPa級冷軋熱成形鋼組織性能的影響

薛仁杰, 曹曉恩, 趙林林, 劉鵬, 高云哲

2023, 44(2): 167-172. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.024

摘要(439) HTML (106) PDF(30)

摘要:
采用光學顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、電子探針（EPMA）等方法，對不同熱處理溫度下2.0 GPa級熱成形鋼顯微組織與力學性能進行表征與分析。結果表明：隨著奧氏體化溫度的提高，屈服強度和抗拉強度呈現上升趨勢，而斷后伸長率呈現先升高后下降的趨勢。經過890 ℃保溫370 s，以100 ℃/s冷速淬火至室溫，可獲得抗拉強度2025 MPa，斷后伸長率10.2 %，強塑積達到20.66 GPa%的良好性能。隨著奧氏體化溫度提高，可降低C、Mn元素偏析程度，改善馬氏體帶狀組織，避免馬氏體帶狀組織引起不協調變形，延緩產生裂紋源與提高材料塑性。

焊接工藝對汽車控制臂焊接變形的影響

王大鋒, 張廣和, 胡全達, 任政, 姜彤

2023, 44(2): 173-178. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.025

摘要(449) HTML (133) PDF(16)

摘要:
以汽車控制臂焊接構件作為研究對象，利用SYSWELD軟件對控制臂構件的焊接熱輸入和焊接順序進行優化。結果表明：當焊接熱輸入偏小時（2015～2266 J/cm），控制臂上下片之間的角焊縫焊根位置會出現未焊透缺陷；當焊接熱輸入適中時（2527～2701 J/cm），角焊縫能獲得較好的焊縫熔寬和熔深。此外，對比分析不同焊接順序下控制臂的殘余應力和變形，發現采用先中間后兩邊（①④③⑤⑥②⑦⑧）的焊接順序有利于降低控制臂整體的殘余應力峰值；采用其它的焊接順序時，控制臂整體的殘余應力峰值較高，焊接變形也較大。試驗與仿真結果對比表明，仿真結果的準確性較高，利用有限元仿真能優化汽車控制臂的焊接工藝，提高控制臂產品的焊接質量。

低頻電源頻率對GCr15電渣錠中液析碳化物的影響

蘇云龍, 朱春麗, 張龍飛, 王蒙俊, 項淼苗, 施曉芳, 常立忠

2023, 44(2): 179-186. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.026

摘要(501) HTML (128) PDF(14)

摘要:
為了進一步提高電渣錠的凝固質量，設計了低頻電渣重熔爐，研究了不同頻率對電渣錠中液析碳化物的影響。采用掃描電鏡觀察了液析碳化物的形貌、成分，并在光學顯微鏡下觀察了GCr15軸承鋼電渣錠中液析碳化物的尺寸變化。研究結果表明，相比于工頻時，低頻可以有效降低碳化物數量，特別是對于邊部和2/3R處，碳化物數量下降幅度較大，在頻率為0.4 Hz時下降幅度最大，分別為71.05%和48.00%。不管是邊部、芯部還是2/3R處，低頻均能降低液析碳化物的最大尺寸。特別是對邊部和2/3R處碳化物的影響最大，邊部最大尺寸從工頻時的11.64 μm減小至0.4 Hz時的7.39 μm，減小了36.51%；2/3R處最大尺寸從工頻時的20.58 μm減小至0.4 Hz時的12.61 μm，減小了38.73%。

超高強度鋼A100本構方程與動態再結晶行為

林發駒, 李雄, 吳鋮川

2023, 44(2): 187-193. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.027

摘要(406) HTML (113) PDF(15)

摘要:
使用Gleeble-3500熱模擬試驗機對A100超高強度鋼在應變速率為0.01～10 s^?1、變形量為 63.3% 、變形溫度為850～1200 ℃條件下的流變應力行為進行了試驗研究，并結合微觀組織分析了不同變形條件下動態再結晶行為。結果表明：A100鋼熱壓縮變形中流變應力隨溫度的增加而降低，隨應變速率的增加而增加。在850 ℃變形時主要發生動態回復，在變形溫度為900～1200 ℃、應變速率為0.01～10 s^?1均發生動態再結晶。基于Arrhenius雙曲正弦模型，利用線性回歸方法建立了高強鋼A100的本構方程，為A100鋼的數值模擬和熱加工工藝的制定提供了理論基礎。

基于TRIZ理論的連鑄鋼包自動開澆工藝設計

曹磊, 張珊珊, 韓提文, 曹珍, 張紳逸, 劉欣愛

2023, 44(2): 194-199. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.028

摘要(386) HTML (126) PDF(9)

摘要:
基于TRIZ理論，建立了連鑄鋼包開澆系統的功能模型，通過因果鏈原因分析法，確定了產生問題的關鍵原因；充分應用技術沖突、物理沖突、物質-場模型以及效應等工具對連鑄鋼包開澆工藝進行了改進，產生了8種創新解。針對某廠80 t鋼包具體情況，通過方案對比優選出最佳方案，即采用真空復合滑板控流結構。實施后取得了良好的效果，鋼包自動開澆率達到97%以上，雖然與采用傳統的引流砂開澆工藝的自開率基本持平，但是降低了鋼中大顆粒夾雜物產生量，有效解決了傳統引流砂開澆工藝帶來的引流砂污染鋼液的頑疾。

38MnVS6非調質鋼中硫化物碲改質工業實踐

劉增平, 李杰, 沈偉, 付建勛

2023, 44(2): 200-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.029

摘要(453) HTML (117) PDF(16)

摘要:
分析了未改質和改質后的38MnVS6鋼中硫化物形態及評級，研究了碲對鋼中硫化物二維及三維形貌的影響；通過對成品棒材力學性能的檢測分析，研究了碲對38MnVS6非調質鋼力學性能的影響。結果表明：碲改質過后鋼中硫化物評級從細系3.0級，粗系2.0級下降為細系2.0級，粗系1.5級，法標評級由F級改質為C級；碲改質后鋼中90%左右的硫化物長寬比控制在6以內，50%以上控制在1~3，未改質鋼中硫化物大多數為長條狀，改質過后以斷續狀和橢球狀為主；改質過后38MnVS6非調質鋼的屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、斷面收縮率等力學性能指標均符合技術要求。

留言板

2023年第44卷第2期

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