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2022年中國鈦工業(yè)發(fā)展報告

安仲生, 陳巖, 趙巍

2023, 44(3): 1-8. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.001

摘要(3603) HTML (645) PDF(946)

摘要:
從2022年我國鈦工業(yè)鈦精礦、海綿鈦、鈦錠、鈦材等品種的產(chǎn)能、產(chǎn)量、應(yīng)用和進出口等數(shù)據(jù)分析了我國鈦工業(yè)的整體情況，并針對目前行業(yè)存在的問題提出了建議。

胺萃取耦合CO₂礦化分離釩渣鈣化焙燒酸浸液中釩錳

胡可, 韓慧果, 吳潘, 何堅, 蔣煒, 劉長軍, 梁斌

2023, 44(3): 9-15. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.002

摘要(446) HTML (211) PDF(19)

摘要:
釩渣鈣化焙燒酸浸液中釩錳濃度高，針對釩錳分離難度大、成本高的問題，提出并研究了胺萃取耦合CO₂礦化分離釩錳新工藝。分析了釩錳分離過程的化學(xué)基礎(chǔ)，研究了酸浸液中各金屬元素在有機相、水相和固相中的分配規(guī)律，考察了釩錳濃度、胺再生等對釩錳分離效率的影響，并對該工藝的技術(shù)經(jīng)濟性進行了初步評估。結(jié)果表明，對于高錳濃度酸浸液，釩的萃取率可達99%；胺再生循環(huán)使用5次后，釩的萃取率仍保持在97%，錳的沉淀率為96%，該工藝具有較高的技術(shù)性和經(jīng)濟性。

生物質(zhì)熱解產(chǎn)物強化海砂礦選擇性還原-磁選分離

黃柱成, 舒陽, 李屹鑫, 唐婷婷, 謝晨曦

2023, 44(3): 16-22. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.003

摘要(398) HTML (150) PDF(12)

摘要:
以清潔、碳中性、高活性、可再生的生物質(zhì)作為還原劑，通過密封性氣塞限制熱解產(chǎn)物的逃逸，對海砂礦內(nèi)配生物質(zhì)直接還原行為進行了研究，研究表明，限制生物質(zhì)熱解產(chǎn)生熱解產(chǎn)物（CO、H₂、CO₂、H₂O 、C_xH_yO_z）的逃逸，在反應(yīng)罐內(nèi)迅速形成了60 kPa的壓力，有利于H₂、CO的參與還原。其中焦油具有更高的活性，且保障了后期H₂的來源，促進了海砂礦的低溫快速還原。在還原溫度1120 ℃、還原80 min的條件下，可獲得金屬化率為97.81%、鐵回收率為97.81%的鐵粉，以及TiO₂回收率為69.98%和V₂O₅回收率59.93%的富鈦渣。

鹽酸法浸出水淬含鈦高爐渣制備高純金紅石型二氧化鈦

黃先良, 鐘山, 唐思揚, 宋磊, 李紅嬌, 梁斌

2023, 44(3): 23-32. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.004

摘要(399) HTML (201) PDF(31)

摘要:
采用鹽酸法浸取水淬含鈦高爐渣，固液分離后可得到富含鈦、鋁等有價元素的浸取液，再通過水解、沉淀等方式可制得高純度金紅石型二氧化鈦、氧化鋁等產(chǎn)品。系統(tǒng)研究了酸濃度、液固比、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間等工藝條件對含鈦高爐渣中不同元素浸出率的影響，確定了浸出反應(yīng)的優(yōu)化工藝條件。當反應(yīng)溫度為90 ℃，鹽酸濃度為33%，液固比為15∶1（mL∶g），反應(yīng)時間為30 min時，鈦的浸出率可達到75.3%。130 ℃條件下對浸出液進行水解、干燥，即可得到純度為97.7%的金紅石型二氧化鈦。該方法可直接從水淬含鈦高爐渣中回收鈦元素并制得高純度二氧化鈦產(chǎn)品，流程短，能耗低，可為含鈦高爐渣的資源化利用提供支持。

工業(yè)硫酸氧鈦溶液制備高比表面積二氧化鈦及其性能研究

蒲洪, 張桓

2023, 44(3): 33-38. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.005

摘要(500) HTML (290) PDF(35)

摘要:
以工業(yè)硫酸氧鈦溶液為鈦源，利用水熱法制備高比表面積二氧化鈦，考察了水熱反應(yīng)時間、煅燒溫度對比表面積影響。采用BET、XRD、XPS、SEM、TEM、紫外可見漫反射等對樣品進行表征，并以羅丹明B對二氧化鈦可見光催化性能進行評價。研究表明，恰當?shù)乃疅岱磻?yīng)時間和較低的煅燒溫度有利于制備出高比表面積二氧化鈦。水熱反應(yīng)3 h、煅燒溫度300 ℃所得二氧化鈦具有最高的比表面積，達214.3 m²/g，其在可見光降解羅丹明B時表現(xiàn)出明顯優(yōu)于商品二氧化鈦P25的活性，2 h降解率達90.3%，這是因為所制二氧化鈦具有更高的比表面積和較優(yōu)的可見光吸收。

焦炭粒度對鈦渣冶煉影響研究

李凱茂, 肖軍, 馬勇, 宋兵, 邱淑興

2023, 44(3): 39-44. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.006

摘要(367) HTML (101) PDF(20)

摘要:
根據(jù)顆粒在流體中自由沉降運動特點，通過理論計算得到連續(xù)加料冶煉鈦渣條件下被帶出焦炭顆粒粒徑最大值為0.06 mm。結(jié)合工業(yè)上應(yīng)用情況，得到試驗用焦炭粒度范圍2～8 mm。基于此，考察了焦炭粒度對鈦渣冶煉的影響，結(jié)果表明，在功率不變條件下，焦炭粒度偏大、反應(yīng)相對滯后引起冶煉過程煙氣溫度、CO濃度波動大，冶煉初期存在電極位置快速上升等問題，導(dǎo)致噸渣焦耗、百噸料耗時、噸渣電耗比基準期分別多24 kg、0.18 h、52.07 kWh；相較而言，功率由17.67 MW/h提升至18.14 MW/h（提升0.47 MW/h）時，熱力學(xué)和動力學(xué)條件得到改善，促進焦炭充分反應(yīng)，消除爐內(nèi)殘?zhí)剂浚挂睙捀臃€(wěn)定，同時噸渣焦耗、噸渣電耗比“未提升功率的試驗期”分別降低了26 kg、128.12 kWh；焦炭粒度分布變窄且均勻，有利于鈦渣冶煉過程和質(zhì)量穩(wěn)定控制，而功率提升可有效降低焦炭粒度相對偏大對鈦渣冶煉的不利影響。

中間道次退火對Ti-3Al-2.5V管材組織和性能的影響

朱小勇, 邢遠, 江健, 王瑩, 欒佰峰

2023, 44(3): 45-51. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.007

摘要(644) HTML (236) PDF(161)

摘要:
冷軋態(tài)及退火態(tài)樣品的微觀組織采用EBSD和TEM進行表征，進而探究Ti-3Al-2.5V管材在熱處理過程中的再結(jié)晶過程，通過極圖和反極圖分析了不同熱處理過程中織構(gòu)的變化。試驗結(jié)果表明，在低于580 ℃熱處理時，此階段冷軋管材主要發(fā)生回復(fù)，微觀組織以變形組織為主，管材完全再結(jié)晶過程在750 ℃熱處理時才會出現(xiàn)。分析表明，管材冷軋形成了沿周向（TD）方向傾斜的基面雙峰織構(gòu)，隨熱處理溫度升高，基面雙峰織構(gòu)類型并未改變，而再結(jié)晶織構(gòu)<$ { 11{\bar 2}0 }$>//AD逐漸取代<$ {10{\bar 1}0} $>//AD形變織構(gòu)。合金管材在620～650 ℃溫度范圍內(nèi)退火時，力學(xué)性能發(fā)生明顯變化，這主要歸因于在此溫度敏感區(qū)間內(nèi)，隨著溫度升高再結(jié)晶程度急劇增大。

平均載荷及載荷幅值對工業(yè)純鈦雙軸保載疲勞行為影響

胡昌群, 趙佳禹, 常樂, 周昌玉, 賀小華

2023, 44(3): 52-60. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.008

摘要(379) HTML (149) PDF(20)

摘要:
通過室溫雙軸保載疲勞試驗，研究了不同平均載荷及載荷幅值對工業(yè)純鈦雙軸保載疲勞行為的影響。結(jié)果表明，在相同保載時間下，平均應(yīng)變及應(yīng)變速率隨著平均載荷和載荷幅值的升高而逐漸增大。當載荷幅值一定時，蠕變應(yīng)變隨著平均載荷的增大而增大，當平均載荷一定時，蠕變應(yīng)變隨著載荷幅值的增大反而減小。分析雙軸棘輪與蠕變應(yīng)變之間交互作用時，發(fā)現(xiàn)兩者始終相互制約。斷口分析表明，隨著平均載荷和載荷幅值的增大，疲勞條帶特征逐漸消失，韌窩及撕裂棱數(shù)量顯著增加，斷口呈現(xiàn)韌性失效特征。隨著平均載荷或載荷幅值的增加，等效應(yīng)變幅值增加，疲勞壽命逐漸降低。與平均載荷的影響相比，疲勞壽命對載荷幅值的變化更加敏感。分別利用最大主應(yīng)變、最大剪應(yīng)變、Mises等效應(yīng)變、最大主應(yīng)力及SWT模型進行雙軸保載疲勞壽命預(yù)測，其中SWT模型預(yù)測精度最高。

Al-Ti-B中間合金的制備研究

李軍, 吳恩輝, 侯靜, 徐眾, 李宏, 龔昊

2023, 44(3): 61-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.009

摘要(525) HTML (126) PDF(29)

摘要:
為了使鋁材具有更好的組織性能，常用Al-Ti-B中間合金作為晶粒細化劑。以TiO₂、B₂O₃為原料，鋁熱還原一步合成Al-Ti-B中間合金。研究結(jié)果表明，CaO-CaF₂為造渣劑，且Al₂O₃∶CaO∶CaF₂=1∶1∶1、焙燒溫度1550 ℃、焙燒時間30 min、Al/TiO₂大于0.9條件下，合金與熔渣分離效果較好，成功制備出Al-Ti-B中間合金，Ti、B收率大于80%。合金中Al和B含量可以根據(jù)原料中配鋁量和B₂O₃配入量進行調(diào)控，制備的Al-Ti-B中間合金的物相主要由TiAl、Ti₃Al、Ti₂AlN 和TiB₂組成，隨著配鋁量和B₂O₃配入量的增加，合金中Ti₃Al和Ti₂AlN相消失，物相由TiAl和TiB₂構(gòu)成。

預(yù)應(yīng)變對工業(yè)純鈦TA2焊接接頭拉伸力學(xué)性能的影響

趙青, 常樂, 周昌玉, 浦江, 鄭逸翔, 王志成, 王步美

2023, 44(3): 68-74. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.010

摘要(505) HTML (149) PDF(14)

摘要:
以工業(yè)純鈦TA2焊接接頭為研究對象，開展了預(yù)應(yīng)變后的室溫拉伸力學(xué)性能測試。結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)變后應(yīng)力應(yīng)變曲線上升，屈服強度及抗拉強度隨著預(yù)應(yīng)變量的增加而增加。綜合考慮預(yù)應(yīng)變量及應(yīng)變速率影響，建立了預(yù)應(yīng)變后材料強度的經(jīng)驗表達式。根據(jù)Hollomon本構(gòu)方程，研究了預(yù)應(yīng)變后應(yīng)變速率敏感性指數(shù)及應(yīng)變強化指數(shù)的變化，確定了預(yù)應(yīng)變試樣的拉伸本構(gòu)方程。斷口觀察表明，預(yù)應(yīng)變后材料延伸率下降，斷口收縮率及韌窩尺寸均下降。

酸洗對ZTA15鈦合金表面污染層及化學(xué)成分的影響

韓云飛, 孫冰, 劉義輝, 侯佩華, 袁兵兵, 喬海濱

2023, 44(3): 75-79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.011

摘要(320) HTML (89) PDF(18)

摘要:
利用熔模精密鑄造技術(shù)制備了ZTA15鈦合金試棒。采用金相法觀察和測定表面污染層厚度，制定酸洗量。酸洗前后，使用2點直徑測量法和金相法確定污染層去除情況；酸洗后進行真空退火，從3種狀態(tài)試棒表面取樣進行化學(xué)成分試驗，檢測氫、氧含量的變化情況，研究了酸洗對ZTA15鈦合金表面污染層及化學(xué)成分的影響。結(jié)果表明，ZTA15鈦合金表面污染層厚度為0.1 ～0.2 mm，當酸洗液中氫氟酸、硝酸和熱水按照30%∶30%∶40%的質(zhì)量比配制、溫度40～60 ℃、酸洗時間60 min以內(nèi)、酸洗量0.25 mm±0.05 mm時，可以徹底去除硬度高、塑性低的α污染層，避免在后續(xù)變形或受力時導(dǎo)致脆化或產(chǎn)生裂紋，提高其使用性能。ZTA15鈦合金酸洗后表面有輕微的吸氫，氧含量無明顯變化，經(jīng)真空退火后又有析氫，表面氫含量始終滿足＜0.01%的要求，不會產(chǎn)生氫脆等對成分性能不利的情況。

Ti-6Al-4V型材的顯微組織及性能研究

滕奎

2023, 44(3): 80-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.012

摘要(320) HTML (379) PDF(20)

摘要:
為了研究截面形式及尺寸對鈦合金型材的靜力性能、損傷疲勞性能水平及其顯微組織的影響，采用不同厚度截面的對比評價方法，對Ti-6Al-4V合金型材不同厚度截面的靜力拉伸性能、疲勞及損傷容限性能進行研究，并對不同截面型材的微觀組織進行了對比分析。結(jié)果表明，拉伸性能隨著截面厚度尺寸的增大而降低，斷裂韌性隨厚度尺寸增大而升高，厚截面尺寸的“T”型材的疲勞性能和平面應(yīng)變斷裂韌性最高。不同截面尺寸的Ti-6Al-4V合金型材，厚截面尺寸型材的晶界組織較為明顯，降低了靜強度性能的同時提升了疲勞及損傷容限性能，因此靜強度性能隨著型材截面厚度尺寸的增大而降低，疲勞性能、斷裂韌性、斷后伸長率和斷面收縮率隨截面厚度尺寸的增大而提高。工程用鈦合金Ti-6Al-4V型材可參考靜強度、疲勞性能、斷裂韌性及成形性能與截面厚度的對應(yīng)關(guān)系進行型材零件外形設(shè)計。

基于全球?qū)＠治龅拟佷搹?fù)合板技術(shù)發(fā)展趨勢研究

張維娜, 李軍, 彭琳, 吳優(yōu), 梁光芬

2023, 44(3): 84-92. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.013

摘要(462) HTML (127) PDF(19)

摘要:
基于全球鈦鋼復(fù)合板專利申請態(tài)勢，對鈦鋼復(fù)合板關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展變化進行深入分析，結(jié)果顯示，中、日是鈦鋼復(fù)合板主要技術(shù)來源國，日本起步相對較早，但中國后來者居上，專利申請數(shù)量全球排名第一；鈦鋼復(fù)合板加工工藝是專利布局熱點，其中直接軋制法專利數(shù)量最多；專利技術(shù)功效以降低成本和提高結(jié)合強度為主。基于以上分析結(jié)果，從專利的視角，為國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品開發(fā)提出相關(guān)建議。

多層梯度超細晶粒鈦強韌化機理研究

劉佳文, 方紅梅, 曹麗麗, 張亞, 楊登科

2023, 44(3): 93-99. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.014

摘要(346) HTML (107) PDF(12)

摘要:
針對超細晶粒金屬在室溫下韌性及加工硬化性能較差的問題，利用低溫軋制和表面機械研磨處理工藝,設(shè)計和制備了金屬材料的微觀多層梯度結(jié)構(gòu)，提高了超細晶鈦的力學(xué)性能及加工硬化能力。通過對多層梯度超細晶粒鈦的微觀結(jié)構(gòu)觀察和試樣力學(xué)性能測試，結(jié)合試樣斷后截面及表面分析觀察，結(jié)果表明，多層梯度化微觀結(jié)構(gòu)可以提高超細晶金屬的加工硬化能力，實現(xiàn)更為緩和的應(yīng)力分布，從而提高工件失效裂紋的抵抗力。在此基礎(chǔ)上提出了一個斷裂力學(xué)模型來解釋多層梯度化結(jié)構(gòu)的止裂效應(yīng)。

鈦精礦酸解尾氣中升華硫產(chǎn)生的機理分析

向泉錦, 全遠霞, 全學(xué)軍, 李禮, 王海波, 陳新紅, 李平

2023, 44(3): 100-104. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.015

摘要(408) HTML (150) PDF(27)

摘要:
針對硫酸法鈦白酸解過程中升華硫堵塞管道從而影響鈦白粉連續(xù)生產(chǎn)的問題，從鈦精礦的結(jié)構(gòu)組成分析出發(fā)，結(jié)合其在酸解過程可能存在的主要化學(xué)反應(yīng)和實際生產(chǎn)中具體的酸解工藝條件，通過計算相關(guān)反應(yīng)的吉布斯自由能變化，繪制酸解反應(yīng)條件下體系的電位-pH圖，探究了酸解尾氣中升華硫產(chǎn)生的機理。結(jié)果表明，酸解尾氣中單質(zhì)硫應(yīng)該主要來源于鈦精礦中的磁黃鐵礦（FeS），磁黃鐵礦在酸解的高溫（180～220 ℃）、高酸度（pH：?1.51～?1.47）復(fù)雜環(huán)境下被氧化生成單質(zhì)硫，待反應(yīng)結(jié)束后冷卻凝固形成升華硫。因此在生產(chǎn)中可以從具體工藝入手，在不降低酸解率的情況下改變酸解環(huán)境（改變化學(xué)電位、降低環(huán)境pH值），以此規(guī)避或減小升華硫的產(chǎn)生，降低升華硫?qū)α蛩岱ㄢ伆椎挠绊憽?/span>

釩鈦鐵尾礦制備硅酸鈣隔聲板材及其性能研究

王長龍, 荊牮霖, 齊洋, 張岳文, 鄭永超, 馬錦濤, 平浩巖, 翟玉新, 劉楓

2023, 44(3): 105-113. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.016

摘要(315) HTML (119) PDF(12)

摘要:
為了促進膠凝活性弱的釩鈦鐵尾礦的綜合利用，研究以釩鈦鐵尾礦為主要原料制備硅酸鈣隔聲板材。通過粒度分析、力學(xué)性能測試等手段，首先研究了釩鈦鐵尾礦的粉磨特性，而后以釩鈦鐵尾礦、硅灰、水泥為原料，制備復(fù)合膠凝材料，再添加廢橡膠粉和鋼纖維為增強材料，采用蒸汽養(yǎng)護的方式來制備硅酸鈣隔聲板材，并探索增強材料以及層結(jié)構(gòu)對硅酸鈣隔聲板材性能的影響。結(jié)果表明，堿熔能有效促進釩鈦鐵尾礦中硅、鋁活性的提高，Si⁴⁺和Al³⁺最高濃度分別為17.27、6.80 mg/L；當復(fù)合膠凝材料配合比為釩鈦鐵尾礦∶水泥∶硅灰=2∶7∶1，膠砂比為1∶3，水膠比為0.5，28 d抗壓強度為39.7 MPa。釩鈦鐵尾礦所制備的硅酸鈣隔聲板材中，單層隔聲板材中單摻鋼纖維0.93%時，抗折強度為8.0 MPa；單摻橡膠粉1%（體積分數(shù)）時，抗折強度為8.8 MPa；復(fù)合添加（鋼纖維1.6%，橡膠粉3%）時，其抗折強度為6.1 MPa。分層澆筑不同配料料漿制備的多層結(jié)構(gòu)板材，抗折強度最高值為8.2 MPa。釩鈦鐵尾礦制備的硅酸鈣隔聲板材，其抗折強度符合GB/T 7019-2014和JC/T 564.1-2018標準要求。

攀西某低品位釩鈦磁鐵礦選鐵工藝研究

曹玉川

2023, 44(3): 114-117. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.017

摘要(449) HTML (93) PDF(18)

摘要:
為了降低磨礦成本，提高鐵精礦品位，更好地回收攀西某釩鈦磁鐵礦中的鈦磁鐵礦，對TFe品位 23.15%的原礦，利用化學(xué)多元素分析、光學(xué)顯微鏡、礦物自動分析儀（MLA）等手段，分析了礦石的礦物組成、主要元素賦存狀態(tài)、主要礦物的產(chǎn)出形式等，并進行了選鐵試驗。結(jié)果表明：①鈦磁鐵礦內(nèi)部普遍含有由固溶體分離作用形成的鈦鐵礦片晶或尖晶石微粒，包含物粒度通常在0.02 mm以下，難以解離，對鐵精礦品位影響較大。②采用磨礦-弱磁-再磨-弱磁-淘洗工藝，可獲得鐵精礦TFe品位54.64%，鐵回收率68.87%的指標。

高鈦重礦渣隧道噴射混凝土力學(xué)性能試驗研究

楊賀, 陳偉, 馬雙獅, 謝瀟鵬, 李富梁, 郭君淮

2023, 44(3): 118-122. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.018

摘要(450) HTML (187) PDF(11)

摘要:
利用高鈦重礦渣作為骨料制作高鈦重礦渣隧道噴射混凝土。試驗表明，在粉煤灰、鋼纖維摻量一定的情況下，0.34～0.4的水膠比范圍內(nèi)，高鈦重礦渣隧道噴射混凝土的適宜水膠比為0.38。摻加波浪型鋼纖維可以增強高鈦重礦渣隧道噴射混凝土的力學(xué)性能，降低高鈦重礦渣隧道噴射混凝土回彈率。高鈦重礦渣隧道噴射混凝土水化產(chǎn)物主要為C-S-H凝膠和鈣礬石，C-S-H凝膠和鈣礬石填充在高鈦重礦渣碎石和高鈦重礦渣砂之間的縫隙，將鋼纖維包裹形成較為密實的整體，提高了高鈦重礦渣隧道噴射混凝土抗折強度和劈裂強度，降低了高鈦重礦渣隧道噴射混凝土的回彈率。

氯鹽環(huán)境下600 MPa級耐蝕鋼筋腐蝕行為研究

李霈, 袁靜, 黃吉祥, 閆博, 陰樹標, 雷霆

2023, 44(3): 123-130. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.019

摘要(560) HTML (235) PDF(127)

摘要:
以普通600 MPa級高強抗震鋼筋HRB600E和經(jīng)過合金調(diào)控后的同級別耐蝕鋼筋為試驗對象，通過周期浸潤試驗、電化學(xué)試驗、表面分析技術(shù)和物相分析技術(shù)研究了氯鹽環(huán)境下Cr、V對600 MPa級耐蝕鋼筋腐蝕行為。結(jié)果表明，耐蝕合金的加入促進基體中貝氏體組織產(chǎn)生，減緩了鐵素體陽極腐蝕進程；V、Cr元素的協(xié)同作用能夠阻礙Cl^?下滲，有效延緩銹層生長速度，360 h周期浸潤后耐蝕鋼筋腐蝕速率下降；Cr-V體系元素調(diào)控下耐蝕鋼筋電化學(xué)性質(zhì)自腐蝕電位提升，鈍化后電位正移，腐蝕電流密度下降；耐蝕鋼筋鈍化后交流阻抗值顯著提升，在混凝土堿性環(huán)境中耐腐蝕性能優(yōu)異；合金元素調(diào)控改善了鋼筋腐蝕產(chǎn)物的物相組成，耐蝕鋼筋后期腐蝕產(chǎn)物中α-FeOOH及γ-FeOOH 占比更高，且內(nèi)銹層有尖晶石結(jié)構(gòu)產(chǎn)物FeCr₂O₄富集，增加了內(nèi)銹層的致密度和穩(wěn)定性。

GH5188合金凝固過程動態(tài)原位觀察研究

蔣世川, 張健, 裴丙紅, 陳琦, 王福

2023, 44(3): 131-137. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.020

摘要(627) HTML (178) PDF(33)

摘要:
利用高溫共聚焦激光掃描顯微鏡對GH5188合金在冷速為10~200 ℃/min條件下的凝固過程進行動態(tài)原位觀察，并研究了冷速對GH5188合金凝固過程、凝固組織及析出相的影響。結(jié)果表明，GH5188合金的凝固過程為緩慢凝固-快速凝固-緩慢凝固過程，冷速越大，峰值凝固速度越大。冷速影響合金凝固溫度，隨著冷速的增加，凝固溫度逐漸降低，冷速的增加使合金凝固后二次枝晶間距減小，析出相尺寸更均勻細小，有利于減少合金凝固過程的裂紋敏感性，獲得了不同冷速下合金二次枝晶間距的預(yù)測公式。

回火溫度對低碳高合金軸承鋼組織及沖擊性能的影響

吳志偉, 武雪婷, 張軍, 李偉

2023, 44(3): 138-143. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.021

摘要(516) HTML (172) PDF(22)

摘要:
以低碳高合金軸承鋼為研究對象，通過OM、SEM、XRD等手段，研究了回火溫度對顯微組織和沖擊韌性的影響。結(jié)果表明，低碳高合金軸承鋼分別經(jīng)過200、300、400、500 ℃回火處理后，金相顯微組織均為回火馬氏體+殘余奧氏體；600 ℃和700 ℃回火處理后，馬氏體組織發(fā)生退化，金相顯微組織均為回火索氏體+殘余奧氏體。低碳高合金軸承鋼在200～700 ℃溫度區(qū)間回火處理后，300 ℃回火沖擊韌性最高，600 ℃回火沖擊韌性最低，回火溫度不宜超過500 ℃。低碳高合金軸承鋼在200～500 ℃回火后斷口特征均為準解離斷裂，600 ℃和700 ℃回火表現(xiàn)為明顯的脆性斷裂特征。

雙通道感應(yīng)加熱中間包控流裝置模擬優(yōu)化

高文星, 袁己百, 赫俊峰, 梁日成, 李源源

2023, 44(3): 144-151. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.022

摘要(329) HTML (127) PDF(14)

摘要:
為解決雙通道感應(yīng)加熱中間包原型死區(qū)體積比大，平均停留時間短，各鑄流差異性大的問題，設(shè)計了不同導(dǎo)流孔方案的擋墻和加熱通道，并通過數(shù)值模擬中間包的流場和溫度場。結(jié)果表明，在中間包內(nèi)設(shè)擋墻可以很好地改善鋼液流動狀況。A2方案（八字型擋墻上開兩個導(dǎo)流孔，孔徑130 mm，與擋墻水平傾角5°，下孔仰角25°，上孔仰角15°）平均停留時間延長了207.2 s，死區(qū)體積降低了23.89個百分點，邊部水口與中間水口的最大溫差為3 ℃。橢圓跑道型加熱通道（E2方案）對中間包加熱效果更好。通過生產(chǎn)實踐證明邊部水口與中間水口的最大溫差約為3～4 ℃，優(yōu)化的控流裝置改善了中間包的流動性和差異性。

軸承鋼連鑄坯塊狀碳化物及其遺傳性的控制與研究

徐斌, 程鵬飛, 肖國華, 靳國兵, 郝志超, 陳濤, 孫俊喜

2023, 44(3): 152-158. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.023

摘要(369) HTML (114) PDF(12)

摘要:
通過Image-Pro Plus軟件及金相法對GCr15軸承鋼連鑄坯在不同的連鑄因子（過熱度、拉速、二冷強度、電磁攪拌條件）下原始塊狀碳化物的形態(tài)、分布及碳偏析指數(shù)間的關(guān)系進行研究。結(jié)果表明，鑄坯碳化物按分布、形態(tài)分為三類，沿鑄坯晶粒邊界集中連續(xù)、大面積分布的第一類碳化物；沿晶界分布、以“細長枝條態(tài)”向晶粒內(nèi)無規(guī)律延伸的第二類碳化物；以單獨形態(tài)分布在晶界處、邊界圓潤光滑、分散分布的第三類碳化物，其中斷續(xù)分布或單獨分布的鑄坯塊狀碳化物經(jīng)過現(xiàn)有軋制加熱工藝處理后，液析碳化物級別均為0～0.5級，以此指導(dǎo)連鑄最佳配合工藝參數(shù)是拉速0.95 m/min，過熱度為20～25 ℃、冷卻強度為0.35 L/kg、末端電磁攪拌為350 A、7 Hz。

GH4169真空感應(yīng)過程夾雜物的演變機制

李靖, 蔣世川, 戚慧琳, 周揚

2023, 44(3): 159-164. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.024

摘要(426) HTML (94) PDF(19)

摘要:
高溫合金中夾雜物是影響合金冶金質(zhì)量和使用性能的主要因素，因此研究了GH4169鎳基高溫合金真空感應(yīng)（VIM）熔煉制備過程中夾雜物的演變機制。采用真空感應(yīng)爐對GH4169合金進行冶煉，通過ASPEX型自動掃描電鏡分析檢測夾雜物的物相組成、尺寸形貌及成分，并分析夾雜物的形成機理、來源及演變機制。結(jié)果表明，真空熔煉GH4169合金主要生成五種類型夾雜物：Al₂O₃、MgAl₂O₄和MgO單層夾雜物，MgAl₂O₄-Ti(C,N)-NbC和MgO-Ti(C,N)-NbC多層復(fù)合夾雜物。Al₂O₃在熔化期形成，MgAl₂O₄在精煉期形成，加入Nb、Al、Ti合金化后形成MgAl₂O₄-Ti(C,N)-NbC夾雜，加入Mg合金化后生成MgO和MgO-Ti(C,N)-NbC夾雜。隨冶煉過程的進行，夾雜物的數(shù)量密度先增加后減少，在精煉期夾雜物數(shù)量密度達到峰值211.42個/mm²，精煉期結(jié)束后，夾雜物數(shù)量減少，出鋼前夾雜物數(shù)量密度46.57個/mm²。

加熱速率對鋼筋氧化動力學(xué)影響規(guī)律的研究

王寶山, 張宏亮, 馬健, 馮光宏

2023, 44(3): 165-170. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.025

摘要(320) HTML (99) PDF(17)

摘要:
通過熱重分析方法和顯微結(jié)構(gòu)觀察，研究了耐腐蝕鋼筋不同加熱速率下的氧化規(guī)律，并與等溫氧化過程做了對比。結(jié)果表明，不同加熱速率下鋼筋的顯微組織并沒有明顯差異，但是氧化層厚度隨著加熱速率的減小而增加。當加熱速率小于10 ℃/min時，氧化層呈現(xiàn)明顯的雙層結(jié)構(gòu)，但當加熱速度為20 ℃/min時，氧化層幾乎呈現(xiàn)單層結(jié)構(gòu)。通過恒速加熱試驗建立了一種新的氧化活化能計算方法，與等溫氧化試驗所得值相比，加熱速率為5、10、20 ℃/min時的相對誤差分別為4.14%、5.12%和32.13%，因此，為了保證新方法的精度，試驗需在較低的加熱速率下進行。

鈦含量對汽車用貝氏體-馬氏體雙相鋼抗氫脆行為的影響

李崢杰, 張瑋, 劉小軍

2023, 44(3): 171-176. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.026

摘要(376) HTML (125) PDF(13)

摘要:
冶煉了三種不同鈦含量（0、0.9%和1.8%）的貝氏體-馬氏體雙相鋼，通過熱處理調(diào)整試樣中貝氏體含量使其保持相同的強度水平，借助電化學(xué)充氫和慢應(yīng)變速率拉伸試驗手段研究了貝氏體含量對貝氏體-馬氏體雙相鋼抗氫脆行為的影響。試驗結(jié)果表明，鈦含量為1.8%的試驗鋼中具有最高的貝氏體含量和最優(yōu)異的抗氫脆性能，這主要歸因于滲碳體-鐵素體界面位錯等不可逆陷阱對氫原子的俘獲作用。為了提高貝氏體-馬氏體雙相鋼的抗氫脆能力，可增加貝氏體組織中細小滲碳體顆粒的數(shù)量，為塑性變形過程中氫的遷移提供更多的不可逆氫陷阱。

脫氧劑對M50NiL鋼中非金屬夾雜物的影響

李兵, 吳志偉, 陳文雄, 王小強, 郎東, 張軍, 毛健

2023, 44(3): 177-182. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.027

摘要(330) HTML (82) PDF(11)

摘要:
在航空發(fā)動機用軸承鋼M50NiL的真空冶煉過程中使用不同脫氧劑進行脫氧，重點研究了不同脫氧劑類型對鋼中夾雜物形貌、類型、尺寸及數(shù)量密度的影響。結(jié)果表明，未添加脫氧劑時，鋼中夾雜物主要為Al₂O₃和鋁鎂尖晶石；使用Al-RE作為脫氧劑后，鋼中夾雜物的主要類型為稀土夾雜物；而使用Al-RE-Si-Mn作為脫氧劑后，鋼中夾雜物類型、尺寸及分布特征與Al-RE脫氧劑基本相當。稀土元素的加入能明顯改善鋼中夾雜物的類型及形貌，使主要夾雜物類型由帶有棱角且形狀不規(guī)則的富Al₂O₃型夾雜物轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛐蔚南⊥翃A雜物，同時降低了鋼中夾雜物的最大尺寸,以及大尺寸的Al₂O₃夾雜物數(shù)量，但過量的稀土使得鋼中出現(xiàn)了稀土夾雜物的團聚。

12Cr1MoVG鋼平衡相變與析出熱力學(xué)研究

聞莉, 艾立群, 雷悅, 李亞強, 洪陸闊, 祝廣鵬, 王旭鋒

2023, 44(3): 183-190. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.028

摘要(511) HTML (152) PDF(151)

摘要:
通過熱力學(xué)軟件JMatPro對12Cr1MoVG鋼冷卻過程中的相變和析出行為進行了研究，分析了鋼中合金元素對縱裂紋敏感性的影響。結(jié)果表明，12Cr1MoVG鋼從1600 ℃平衡冷卻至400 ℃過程相變路徑為：L→L+δ→L+δ+γ→δ+γ→γ→γ+MnS→γ+MnS+MN→γ+MnS+M(C,N)→γ+α+MnS+M(C,N)→γ+α+MnS+M(C,N)+AlN→γ+α+MnS+M(C,N)+M(C,N)+AlN+M₂₃C₆→α+MnS+M(C,N)+M(C,N)+AlN+M₂₃C₆。隨著鋼中P、S、Mo、V、Cr元素含量的增加，縱裂紋敏感性增加；而隨著鋼中Mn、Si元素含量的增加，縱裂紋敏感性降低。基于α+γ兩相區(qū)溫度區(qū)間和M(C,N)析出情況分析得到低溫脆性溫度區(qū)間為747.6～869 ℃，與拉伸試驗測試結(jié)果基本一致。

減速機齒輪軸斷齒原因分析

董雪嬌

2023, 44(3): 191-196. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.03.029

摘要(501) HTML (101) PDF(12)

摘要:
針對減速機齒輪軸發(fā)生斷齒現(xiàn)象，進行了化學(xué)成分分析，利用金相分析技術(shù)研究了齒輪軸內(nèi)部微觀組織結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生缺陷的原因，采用掃描電鏡觀察斷口形貌特征，以及通過硬度計算方法計算了齒部的硬化層深度，并對齒頂滲碳淬火硬化層進行了數(shù)學(xué)校驗。結(jié)果表明，由于齒輪在淬火加熱時溫度過高，導(dǎo)致齒輪內(nèi)部出現(xiàn)粗大馬氏體及網(wǎng)狀碳化物，齒面存在嚴重的內(nèi)氧化現(xiàn)象致使齒部材料脆化，進而出現(xiàn)沿晶裂紋和掉塊，并且在齒輪軸存在安裝偏載且硬度偏低的協(xié)同作用下發(fā)生斷齒現(xiàn)象。

留言板

2023年第44卷第3期

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