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李蘭杰, 常福增, 劉靜, 張娜, 張蘇新, 王海旭

2024, 45(2): 1-6. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.001

摘要(539) HTML (120) PDF(76)

摘要:
以高純V₂O₅粉末為原料，C粉末為還原劑，對碳熱還原制備金屬釩過程進行研究，重點討論了配碳量、溫度、真空度和還原時間對釩中間體和精煉提純過程的影響。結果表明，V₂O₅為逐級還原，存在直接和間接還原。配碳比32%，還原溫度控制在1350 ℃，保溫時間為120 min時，得到的粗釩固溶體相以<VO，V₂C>為主，釩含量為84%左右。精煉提純條件為溫度1680 ℃，碳氧比1.02，真空度在0.1 Pa以下時，能得到延展性金屬釩產品，純度達到99.04%。

超細納米磷酸釩鐵鈉的制備及儲鈉性能研究

滕艾均, 袁欣然, 張東彬, 辛亞男, 劉天豪, 韓慧果, 杜光超

2024, 45(2): 7-12. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.002

摘要(381) HTML (120) PDF(39)

摘要:
基于釩基聚陰離子化合物價格昂貴、顆粒粒度大、導電性差等問題，利用摻雜鐵元素來部分替代釩元素，實現新型磷酸釩鐵鈉材料的制備。通過XRD、SEM、UV-vis、激光粒度、BET等表征手段，分析了磷酸釩鐵鈉的物相信息和儲鈉性能。研究結果表明，Fe元素的引入不僅實現了材料成本的降低，同時使得所制備的磷酸釩鐵鈉相比于磷酸釩鈉具有更小的粒徑、更大的比表面積和更優的電導率。其比表面積為46.5 m²/g，優于磷酸釩鈉的16.3 m²/g，壓實密度達到1.85 g/cm³，高于磷酸釩鈉的1.79 g/cm³。同時，磷酸釩鐵鈉表現出更高的儲能性能。在1 mA/g電流密度條件下，磷酸釩鐵鈉的放電比容量達到99.1 mAh/g，大于相同放電電流密度下磷酸釩鈉的91.9 mAh/g。同時，10次循環后仍能保持85.3 mAh/g的放電比容量（相同情況下，磷酸釩鈉的放電比容量為79.9 mAh/g），表現出良好的循環穩定性。

鋁灰還原富釩渣制備釩鐵合金的研究

楊志飛, 陳敏, 張靈犀

2024, 45(2): 13-19. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.003

摘要(477) HTML (82) PDF(23)

摘要:
為解決釩鐵合金制備成本高和有價金屬收得率低等問題，提出以鋁灰作還原劑直接還原富釩渣制備釩鐵合金的新思路，研究了不同還原條件對鋁灰還原富釩渣過程中有價金屬收得率的影響。結果表明，還原溫度由1773 K升高至1873 K，Fe收得率由51.8%增加至95.6%；Mn收得率由16.7%增加至84.2%；Cr收得率由2.5%增加至87.9%；V收得率由0.5%增加至91.8%。二元堿度由1.0升高至1.5，Fe、Cr、Mn、V的收得率分別由72.5%、51.7%、35.8%、11.4%增加至95.6%、84.2%、87.9%、91.8%。最佳還原條件下（溫度1873 K，二元堿度1.5，還原時間30 min）制備的釩鐵合金中Fe和V的金屬品位分別為28.18%和35.01%，合金產品中V/Fe的質量比為1.24。

鈦渣熔鹽氯化用熔鹽體系物相及物性研究

徐健淋, 何藝霖, 馬占山, 龐忠亞, 田豐, 張學強, 鄒星禮, 朱福興

2024, 45(2): 20-27. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.004

摘要(437) HTML (79) PDF(31)

摘要:
熔鹽氯化法是針對高鈣鎂鈦渣物料而開發的一種四氯化鈦制備技術，在長期的生產實踐中，發現氯化爐組分控制不當時熔鹽會發生嚴重泡沫化，甚至出現影響生產的噴鹽等現象。對此，采用XRD、SEM&EDS、DSC-TGA等方法對正常鹽和泡沫鹽的成分、物相及物性進行深入研究。結果表明，泡沫鹽中的氧含量以及水不溶固相物遠高于正常鹽，固相多以Na₂Al_0.5Fe_9.5O₁₅、Mg_1.6Ti_1.1O₄等復合氧化物形式存在。泡沫鹽在300～1280 ℃的失重率為48.71%，較正常鹽低13.73%，熔點呈增大趨勢。泡沫鹽中氧含量較正常鹽高約10%，經高溫揮發后殘余物為富含鐵、鎂、鋁、硅、鈣、氧等元素的不規則顆粒團聚體，而正常鹽的殘余物則為鐵、鎂和氧元素均勻分布的致密體。阿基米德法無法滿足含固相物的正常鹽和泡沫鹽密度測定，但可采用體積密度法進行測定，兩者密度分別為2.02 g/cm³和1.77 g/cm³。

中空電極鈦渣電弧爐內電弧特性的模擬

劉泉, 管小平, 肖軍, 楊寧

2024, 45(2): 28-34. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.005

摘要(378) HTML (91) PDF(31)

摘要:
鈦渣電弧爐內電弧特性對爐料融化以及還原過程具有重要影響。采用流體力學耦合電磁場的方法，建立了鈦渣電弧爐內電弧區域的數學模型，對電弧區內的多物理場進行了模擬，研究了中空電極對電弧區域內的流場、溫度場及電磁場的影響，并對比分析了實心電極與中空電極的差異。結果表明，與實心電極相比，中空電極的溫度場仍呈“鐘罩型”分布，但由于洛倫茲力和壓力導致中空區域附近出現較大的負速度，阻礙了中空電極處的進料。進一步研究發現，中空電極內徑的大小會影響電弧區域電流密度分布，繼而決定了洛倫茲力和壓力的分布特征，揭示了中空電極對電弧特性的影響機制。

鈦白粉表面結構與水分散性間的構效關系研究

全遠霞, 向泉錦, 全學軍, 柯良輝, 李禮

2024, 45(2): 35-41. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.006

摘要(352) HTML (110) PDF(23)

摘要:
鈦白粉初品的水潤濕分散性對無機包膜以及應用性能至關重要。以鋅鹽和鋁鹽處理的鈦白初品為研究對象，研究鈦白初品表面結構與水潤濕分散性之間的關系。結果表明，采用鋅鹽處理劑獲得的鈦白初品球形度好、粒度小，鋁鹽處理的鈦白初品呈長條狀，具有更豐富的表面羥基、更高的表面能以及更厚的雙電層結構。此外，在分散劑加量為0.2%，TiO₂濃度為700 g/L時，鋅鹽初品漿料黏度946 mPa·s，Zeta電位為?23.3 mV，鋁鹽初品漿料黏度512 mPa·s，Zeta電位為-31.2 mV。表明鋁鹽初品的漿料黏度更低，分散性更好，水潤濕分散性更優異。對不同鹽處理鈦白初品表面結構進行分析研究，建立表面結構與水分散性之間的構效關系，為開發高端鈦白粉提供借鑒和思路。

耐600 ℃及以上高溫鈦合金研究進展

王冰, 相志磊, 周宗熠, 申高亮, 黃景存, 韓竟俞, 王安東, 陳子勇

2024, 45(2): 42-50, 71. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.007

摘要(1879) HTML (188) PDF(253)

摘要:
概述了國內外耐600 ℃及以上高溫鈦合金的研究現狀，在總結英國IMI834、美國Ti-1100、俄羅斯BT36、中國Ti60、TG6、Ti600、Ti65、Ti750等合金組成及性能的基礎上，指出了制約高溫鈦合金發展的主要瓶頸，并針對目前的研究現狀，提出了一些可供借鑒的解決辦法。從提高高溫鈦合金的熱穩定性、熱強性和高溫蠕變強度的角度對制備Ti基復合材料、優化合金成分、優化熱加工工藝調控組織、控制α₂相的尺寸、數量、體積分數和形態等方面進行了未來展望，為高性能高溫鈦合金的研制提供了理論基礎和參考作用。

BiVO₄/GO納米復合材料制備及其光催化性能研究

王麗, 師兆忠, 崔偉娜, 周華, 占桂榮, 劉進

2024, 45(2): 51-57. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.008

摘要(268) HTML (137) PDF(15)

摘要:
釩酸鉍（BiVO₄）因其便宜易得、制備條件溫和簡單、窄帶隙（～2.4 eV）、突出的光響應能力和優異的穩定性而在光催化領域受到廣泛關注。以硝酸鉍和偏釩酸銨為原料，采用水熱法成功制備了魚骨狀釩酸鉍/石墨烯（BiVO₄ /GO）復合光催化材料，通過X射線粉末衍射、掃描電鏡、透射電鏡對復合光催化材料結構和形貌進行表征，并考察其模擬太陽光下對阿昔洛韋（AC）的降解活性。掃描電鏡和透射電鏡照片顯示，釩酸鉍（BiVO₄）為獨特的魚骨狀結構，GO片層穿插其間，將BiVO₄納米結構很好地連接起來。GO的加入改變了BiVO₄原有的純單斜白鎢礦結構。BiVO₄ /GO（BG-3）對AC的降解效率高達97.23%，循環使用5次后降解效率還可以達到87.15%，說明該催化劑具有良好的循環使用活性。采用Langmuir -Hinshelwood( L-H)一級動力學模型方程擬合催化降解過程，相關系數R²均大于0.99，說明L-H一級動力學模型方程非常適合于擬合該催化動力學過程。

熱處理工藝對變形TiAl板材組織和性能影響

郭杰, 滕艾均, 黃召闊, 鐘勇, 楊柳

2024, 45(2): 58-62. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.009

摘要(269) HTML (122) PDF(20)

摘要:
TiAl基金屬間化合物因具有輕質、高比強度和優異的高溫性能等特點而受到國內外研究的廣泛關注，并應用于航空航天等關鍵領域，但由于其本身的特征，以至于在實際應用場景中受到了很大的限制。采用在不同相區進行熱處理工藝制度的探索，通過選取合適的熱處理工藝，結合室溫力學性能和高溫力學性能分析，隨著熱處理溫度的升高，抗拉強度和屈服強度逐漸增加，在α+β相區進行熱處理具有最優的延伸率，進一步結合室溫和高溫的顯微組織和斷口形貌進行了觀察分析，確定其裂紋擴展方式和斷裂機制，最終根據結果表明固溶溫度為1370 ℃的熱處理工藝下達到最優力學性能。

室溫高應變率下鈦合金TA31流動應力響應行為及本構模型研究

賈海深, 郭文靜, 趙禮棟, 張繼林, 馬田驕, 張維

2024, 45(2): 63-71. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.010

摘要(347) HTML (118) PDF(14)

摘要:
室溫下，通過UTM5305萬能試驗機、ALT1000剖分式Hopkinson壓桿裝置，對鈦合金TA31進行了準靜態壓縮、動態沖擊試驗。基于試驗獲得的應力-應變曲線，探討了其應變硬化效應、應變率強化效應和絕熱溫升軟化效應。依據鈦合金TA31所呈現的流動應力響應行為特征，建立了一種新型J-C本構模型，該模型考慮了應變、應變率間的耦合作用和絕熱溫升對其流動應力的影響。將本構模型計算值與試驗值進行對比分析，并借助相關系數（R）、平均相對誤差（AARE）兩個統計參數，評估了所建立的本構模型預測精度。R和AARE分別為0.9887、0.63%，結果表明，所建立的新型J-C本構模型能夠較準確地描述鈦合金TA31的流動應力響應行為。

釩酸鉍基復合光催化劑的制備及性能研究

劉景景

2024, 45(2): 72-78, 124. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.011

摘要(281) HTML (132) PDF(14)

摘要:
以硝酸鉍、偏釩酸銨、氯化鉀和硅藻土為原料，采用液相沉淀法原位制備了二元BiOCl/BiVO₄以及三元BiOCl/BiVO₄/硅藻土光催化劑，對復合材料進行了物相結構和光催化性能表征。結果表明，二元BiOCl/BiVO₄為單斜BiVO₄和BiOCl混合相，三元BiOCl/BiVO₄/硅藻土為單斜BiVO₄、BiOCl和SiO₂混合相，升高煅燒溫度能夠促使BiVO₄轉化為BiOCl。兩種復合材料對羅丹明B的光降解率均比純相BiVO₄有較大幅度的提升，樣品煅燒溫度為450 ℃時性能最佳。BiOCl/BiVO₄在1.5 h時的光降解率為99.05%，BiOCl/BiVO₄/硅藻土在2.5 h時的光降解率為100%，分別是相同條件下純相BiVO₄的3.05和2.68倍。復合材料光催化活性提高可歸因于BiOCl與BiVO₄之間形成的p-n異質結以及BiOCl特殊的層狀結構，提升了材料對羅丹明B的吸附性能，有效抑制了電子-空穴對的復合，加速了載流子的分離和傳輸，在環境凈化方面具有潛在的應用前景。

冷軋鈦絕熱剪切帶演變和機理研究

邱星宇, 李燁超, 方紅梅, 曹麗麗, 張亞, 楊登科

2024, 45(2): 79-84. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.012

摘要(346) HTML (125) PDF(31)

摘要:
對冷軋條件下鈦絕熱剪切帶形態、顯微硬度、局部剪切應變和局部溫度增量的演變進行了系統研究和估計，揭示了冷軋鈦絕熱剪切帶的演化規律和機理。結果表明，冷軋變形量從50%增至83%，冷軋鈦板邊緣首先形成變形區，在變形區內形成與軋制方向呈40 °的局部剪切帶，剪切帶寬約25 μm。在剪切帶中心觀察到尺寸范圍為20～160 nm的細小納米晶粒，平均尺寸約為70 nm。顯微硬度測試表明剪切帶內的硬度明顯高于周圍基體。計算得到的剪切帶內的剪切應變和最大溫度增量遠高于整體變形樣品。局部化剪切帶起源于微觀結構的幾何失穩而不是熱擾動。

廢釩系催化劑回收利用技術路徑分析及選擇

趙備備, 李蘭杰, 祁健, 馬瑞峰, 王海龍, 趙亮

2024, 45(2): 85-93. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.013

摘要(848) HTML (134) PDF(57)

摘要:
在推進制造業綠色化發展過程中，廢釩系催化劑的綜合回收利用有著廣闊的發展前景，是實現釩產業循環經濟的迫切需求，探究低污染、低能耗、短流程、高效益、全回收、適于大規模運用的新工藝是廢釩系催化劑回收利用技術的發展方向。通過分析現有廢釩觸媒和廢釩鈦系脫硝催化劑回收利用的主要方法、原理、途徑及優缺點，可知目前研究工作的重點還是在降低工藝成本、簡化工藝流程的前提下盡可能減少二次污染的產生，并進一步提高金屬回收效率。機械預處理、先進的氧化工藝和選擇性浸出等新技術值得進一步研究。基于承鋼公司現有提釩鈦工藝與設備，對廢釩觸媒和廢釩鈦系脫硝催化劑回收利用釩、鈦等有價金屬元素進行研究，并結合環保政策及建設成本等因素，提出了適宜的廢釩系催化劑回收利用技術路線。

亞氯酸鈉對鈦鐵礦的表面改性及浮選行為的影響

張云, 葉國華, 胡渝杰, 項新月, 榮一陽, 宋昌溆

2024, 45(2): 94-101. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.014

摘要(272) HTML (88) PDF(14)

摘要:
采用亞氯酸鈉對鈦鐵礦進行表面改性以增強捕收劑的吸附效果。首先從微浮選試驗與Zeta電位角度研究了亞氯酸鈉改性鈦鐵礦的機理，結果表明，在油酸鈉體系下，經過亞氯酸鈉改性后，鈦鐵礦的回收率有大幅度提升，并在油酸鈉濃度1.54×10^?4 mol/L、亞氯酸鈉濃度80 mg/L、pH=8時達到最佳值，為80.67%。在pH 5～10時，在亞氯酸鈉和油酸鈉同時作用下，鈦鐵礦Zeta電位比僅添加油酸鈉時更趨向于負值，表明油酸鈉在鈦鐵礦表面吸附量增加。然后以TiO₂品位為5.83%的鈦鐵礦實際礦石為研究對象，通過響應曲面法分析了水玻璃、油酸鈉、亞氯酸鈉之間的交互作用對鈦鐵礦浮選過程的影響，并優化了藥劑制度，在藥劑用量為水玻璃160 g/t、油酸鈉110 g/t、亞氯酸鈉220 g/t的條件下進行驗證試驗，可得鈦精礦中TiO₂品位和回收率為33.92%和86.30%，所得結果與模擬的預測結果接近，表明響應模型具有較高的可靠性。最后通過閉路試驗得到鈦精礦品位為48.24%，回收率為62.55%的良好指標。

紅格釩鈦磁鐵礦中鐵、鉻的賦存狀態研究

王利珍, 姜楚靈, 朱家祥, 陽華玲, 易巒

2024, 45(2): 102-107. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.015

摘要(355) HTML (199) PDF(33)

摘要:
通過化學多元素分析、物相分析、X射線衍射分析、光學顯微鏡和MLA等多種現代測試手段對攀枝花紅格高鉻型釩鈦磁鐵礦的化學組成、礦物種類及含量、含鉻礦物的能譜微區成分分析-平衡概算-產出形式、鈦磁鐵礦的粒度及解離度等方面進行詳細研究，查清了鉻的分布狀態及其富集趨勢和鐵精礦的理論指標，綜合分析了磨礦細度及其對應鐵精礦的理想指標，明確了影響選礦效果的主要礦物學因素，為綜合開發利用紅格釩鈦磁鐵礦提供了詳細的科學依據。

粒化高爐礦渣作細骨料自密實混凝土試驗研究

石東升, 李行行, 張鵬, 韓平, 賀培源

2024, 45(2): 108-114. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.016

摘要(417) HTML (95) PDF(17)

摘要:
基于全計算法配合比設計方法計算了粒化高爐礦渣自密實混凝土的配合比，通過研究其工作性能確定最終配合比并測試其抗壓強度，而后利用GM（1，1）灰色預測模型預測其抗壓強度。結果表明，通過合理調整砂率和外加劑的用量，可以制備出滿足工作性能要求的粒化高爐礦渣作細骨料的自密實混凝土；7天齡期的抗壓強度呈現隨著代砂率的提高不斷降低的趨勢，由于粒化高爐礦渣具有一定的水硬性，28～180天齡期粒化高爐礦渣自密實混凝土抗壓強度和強度增長率要高于普通自密實混凝土；GM（1，1）灰色預測模型可以較好地預測其抗壓強度。

汽車用非調質鋼的發展現狀及趨勢

劉年富, 沈偉, 田錢仁, 付建勛

2024, 45(2): 115-124. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.017

摘要(444) HTML (156) PDF(39)

摘要:
分析了國內外非調質鋼在汽車零部件領域的發展歷程及現狀，重點分析了非調質鋼的強韌化技術措施、硫化物形態和分布的控制技術，以及材料偏析的控制措施。非調質鋼強韌化主要通過成分及生產工藝優化和組織優化兩個途徑實現，硫化物形態和分布可以從冶煉、凝固和軋制等過程進行調控，硫化物偏析可以從凝固過程和連鑄工藝進行改善。未來，隨著非調質鋼市場的發展及品種需求的進一步提升，非調質鋼將向著多品種化、微合金高強化、易切削化、高速化及高可靠性方向進一步發展。

連鑄板坯凝固過程的鼓肚應變分析

何育民, 羅陽, 何博

2024, 45(2): 125-131, 161. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.018

摘要(325) HTML (159) PDF(24)

摘要:
針對板坯連鑄機鑄坯的鼓肚變形問題，通過降低鑄流兩相界鼓肚應變以解決結晶器液面的波動問題，考慮輥子與鑄流的接觸弧長對鼓肚應變的影響，推導出輥子與鑄流的接觸弧長與鼓肚應變的關系式，得到輥子與鑄流的接觸弧長對鼓肚應變的解析解。通過推導輥子與鑄流的接觸弧長和鼓肚應變的關系式，量化其對鼓肚應變的影響程度。首先建立板坯連鑄和凝固傳熱模型，以獲得板坯冷卻過程中板坯殼的生長。其次建立了改進的三維鼓肚有限元模型，根據實際連鑄機的設備和工藝條件，計算板坯凝固過程中鼓肚變形量和鼓肚應變。最后，依據仿真結果得到零號扇形段的坯殼鼓肚變形狀態，以及坯殼在兩相界的應變規律。結果表明，當輥徑每增加50 mm時，在同一位置處鼓肚應變會減小0.005%左右，因此增大輥徑可有效增加輥子接觸弧長，并且降低鼓肚應變，在0號段應選取輥徑為250 mm，使得鼓肚應變最小。

高Nb微合金排氣系統用鐵素體不銹鋼組織及高溫性能

李偉, 白青青

2024, 45(2): 132-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.019

摘要(279) HTML (73) PDF(17)

摘要:
在新型汽車排氣系統熱端材料的研發過程中，為探索Nb含量對組織性能的影響，對不同Nb含量的試驗鋼進行了退火試驗、抗晶粒粗化試驗、抗時效性能以及高溫拉伸和高溫蠕變試驗，利用OM、SEM表征了試驗鋼在各過程中顯微組織的變化規律，并通過拉伸試驗和SAG test-Creeping test評價Nb含量對性能的影響。結果表明，Nb含量的增加可以產生更多的析出相以細化晶粒及產生析出強化，提高室溫力學性能；高的Nb含量對抗晶粒粗化的效果更明顯，但同時析出相的粗化導致時效后性能的降幅更大；Nb含量高的試驗鋼由于部分動態再結晶和大量Laves相的影響導致材料的高溫強度下降；相同溫度下，不同Nb含量的試驗鋼的抗蠕變性能相差不大，隨溫度升高，析出相粗化嚴重，抗蠕變性能降低。

微合金鋼中碳化物在奧氏體和鐵素體中的沉淀析出動力學研究

鄭亞旭, 楊欽, 趙紫玉, 魏翠虎, 回士旭, 吳康業

2024, 45(2): 139-148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.020

摘要(600) HTML (75) PDF(24)

摘要:
根據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Ti-Mo、Ti-Nb-Mo和Ti-Nb-Mo-V復合微合金化鋼中碳化物在奧氏體(γ)和鐵素體(α)中沉淀析出規律。研究表明，在γ區，Ti-Mo鋼中析出相主要為富Ti的(Ti, Mo)C粒子，在較高溫度區間，Ti-Nb-Mo和Ti-Nb-Mo-V鋼中主要析出富Ti富Nb的碳化物粒子。在α區，Ti-Mo和Ti-Nb-Mo鋼中析出相主要為富Mo的碳化物粒子，Ti-Nb-Mo-V鋼主要析出富V的碳化物粒子。Ti-Mo、Ti-Nb-Mo鋼中析出相在γ中沉淀析出的PTT曲線和NrT曲線分別呈“C”和反“C”形，而(Ti, Nb, Mo, V)C在奧氏體中沉淀析出NrT曲線呈反“ε”形，隨著溫度降低開始析出時間先縮短后延長。(Ti, Nb, Mo, V)C在高溫奧氏體區形核速率最快，(Ti, Nb, Mo)C次之，(Ti, Mo)C最慢，且對應形核的最快析出溫度依次升高。在鐵素體區，(Ti, Mo)C和(Ti, Nb, Mo)C的PTT曲線和NrT曲線分別呈現“ε”形和反“ε”形。Ti-Nb-Mo-V鋼中碳化物在整個鐵素體區的形核速率快于Ti-Mo和Ti-Nb-Mo鋼。

Cr、Ni對耐蝕鋼組織及性能的影響

王寶山, 張宏亮, 王衛衛, 馬健, 馮光宏

2024, 45(2): 149-155. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.021

摘要(623) HTML (115) PDF(46)

摘要:
以Q345GNH鋼為基礎，制備了不同Cr（質量分數為0.5%、2%、3%、4%和5%）和Ni（質量分數分別為0.5%和1%）含量的試樣，通過系列試驗對性能進行了比較，并通過熱力學計算分析了Cr和Ni的作用機理。結果表明，由于貝氏體的生成，當Cr含量從2%增加到3%時，屈服強度和抗拉強度分別提高了83 MPa和122 MPa。當Cr超過4%時，大于80%的貝氏體使得的鋼的斷后伸長率小于10%。與Q345GNH鋼相比，添加2%以上的Cr才能使得耐蝕鋼在120 h鹽霧腐蝕后的相對腐蝕率小于70%。耐蝕鋼的耐蝕性能提高是由于穩定的含Cr腐蝕產物的形成和Ni引起的自腐蝕電位正移，綜合各項指標，Cr的最佳添加量為2%，Ni的最佳添加量為1%。

鉍錫合金淬火介質對含硼鋼組織性能的影響

張弛, 侯華興, 王藝橦, 代春朵, 李江文, 劉文月

2024, 45(2): 156-161. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.022

摘要(368) HTML (87) PDF(13)

摘要:
將鉍錫合金與常見的低熔點金屬進行對比，指出其作為冷卻介質的可行性，使用冷卻介質特性測試儀表征了不同溫度狀態下鉍錫合金的最大冷卻速率、最大冷速對應溫度等冷卻特性，同時利用JMatPro軟件模擬計算了鉍錫合金密度、粘度數值隨溫度變化的趨勢，采用金相組織觀察、力學性能測試等方法研究了鉍錫合金淬火工藝對含硼鋼組織與性能的影響，確定鉍錫合金在含硼鋼熱處理過程中的最佳工藝。結果表明，鉍錫合金熔融狀態下物理性質穩定，冷卻特性優良，可以作為淬火過程的冷卻介質。試驗鋼在150～200 ℃鉍錫合金中淬火后的綜合性能最佳。

Super304H奧氏體耐熱鋼的熱變形特性研究

古美蓉, 曹延峰, 彭玲玲, 余紅星, 歐平, 王和斌, 李乘波, 劉小明, 容昇, 李玲

2024, 45(2): 162-170. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.023

摘要(399) HTML (146) PDF(12)

摘要:
利用MMS-100型熱力模擬試驗機在溫度為900～1200 ℃和應變速率為0.1～10 s^?1的條件下對Super304H奧氏體鋼進行熱壓縮試驗，根據獲得的真應力-真應變試驗數據，采用應變補償法建立了該鋼的Zener-Hollomon本構模型，基于動態材料理論繪制了該鋼在0.02～0.7真應變下的熱加工圖。結果表明，在熱變形過程，高的溫度和低的應變速率有利于Super304H奧氏體鋼發生動態再結晶；流變應力的本構模型預測值與試驗值之間的相關系數及平均相對誤差分別為0.989和7.007%，反映了建立的模型較為準確，可用于描述Super304H奧氏體鋼熱壓縮的流變行為；Super304H奧氏體鋼變形屈服且應變量達到一定程度后，繼續變形將具有良好的熱加工穩定性，由熱加工圖確定的Super304H奧氏體鋼最佳熱加工參數范圍為1160～1200 ℃/0.1～0.55 s^?1。

應力梯度和溫度對GH4169高溫合金力學性能的影響

郭續龍

2024, 45(2): 171-175, 204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.024

摘要(610) HTML (84) PDF(37)

摘要:
通過對某種特殊冶煉工藝得到的GH4169合金，在550、650、750 ℃不同溫度梯度以及590、690、790 MPa不同應力水平下進行試驗，獲得了該合金的高溫力學性能，對冶煉工藝的優化提供了指導。結果表明，高溫拉伸試驗中，隨著溫度的提高，拉伸件的抗拉強度顯著降低，延伸率和斷面收縮率都有一個小幅度的提高，δ相的析出數量和分布無明顯變化，碳化物析出相減少。高溫持久試驗中，在相同溫度下，隨著應力增大，持久斷裂的時間不斷減小；當所受應力相同時，隨著溫度的增大，持久斷裂的時間急劇減小，并給出了γ″相貧瘠的原因。

激光功率對高熵合金/316L不銹鋼材料組織及力學性能的影響

孫穎, 張慧云, 鄭留偉

2024, 45(2): 176-181. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.025

摘要(388) HTML (120) PDF(21)

摘要:
選區激光熔化(SLM)制備的金屬基復合材料具有結構靈活、成分可控等諸多優勢。以316L不銹鋼為基體材料，Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5高熵合金(HEA)粉末為顆粒增強體，研究激光功率對Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5/316L材料微觀組織、微納力學和宏觀力學性能在SLM打印過程中的影響。結果表明，隨著激光打印功率從175 W增加到190 W，Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5/316L材料內部的成形質量降低，內部產生微裂紋等缺陷，同時未見高熵合金的原始球形顆粒存在，材料內部元素分布均勻，Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5顆粒的添加使熔池的流動性降低，打印位置重熔區晶粒呈現出等軸晶分布。隨著激光功率的增加，重熔區和非重熔區的硬度增加，彈性回復率整體呈增加趨勢，抗拉強度和延伸率也隨著激光功率的增加而降低，復合材料的抗拉強度最高可達1136 MPa，在316L基體內部加入Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5顆粒后，其內部的強化機理主要是固溶強化，斷裂形式表現為韌性斷裂。

添加釩氮合金對M2高速鋼凝固組織與硬度的影響

商光敏, 劉宏玉, 鄧瑋杰, 李游, 孫渤翔, 李銳霖

2024, 45(2): 182-189. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.026

摘要(271) HTML (101) PDF(16)

摘要:
為充分利用釩氮合金和深入研究其在高速鋼中的作用，在化學成分滿足高速鋼標準GB/T 9943-2008的前提下，采用快速凝固熔樣機試驗研究了添加釩氮合金后，M2高速鋼凝固組織與硬度的變化規律。使用Thermo-Calc、JMatPro軟件和光學顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、硬度儀，對不同N含量（0.0365%，0.0165%）的M2高速鋼凝固后不同位置的基體晶粒形態、尺寸和分布，碳化物類型、形態、尺寸和分布以及硬度變化進行了計算與分析。結果表明，釩氮合金的添加有利于基體晶粒尺寸的細化，0.0365% N試驗鋼在中心、1/2半徑和邊緣處均為等軸晶；0.0165% N試驗鋼在1/2半徑出現柱狀晶。釩氮合金的添加沒有改變凝固過程中碳化物的析出類型，但有利于碳化物的細碎化。添加釩氮合金使得試驗鋼硬度升高，0.0365% N鋼硬度的升高歸因于基體晶粒的細化和M(C, N)數量的增加。

鉍含量對易切削鋼組織與性能的影響研究

李彬周, 王冬, 王一甲, 姜圓博, 邵志保, 李長生

2024, 45(2): 190-197. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.027

摘要(317) HTML (73) PDF(21)

摘要:
含鉍環保型易切削鋼具有廣闊應用前景。通過制備鉍錳鐵合金將鉍合金化，再在真空感應熔煉過程中將鉍錳鐵合金加入鋼液，澆鑄并熱軋變形，獲得三種含鉍易切削鋼。研究鉍含量對鋼中第二相、鋼材力學性能和切削性能的影響。結果表明，隨著鉍含量由0.013%增加至0.069%，鋼中MnS第二相的尺寸下降約45%，外形由桿狀向球狀轉變；鋼材的屈服強度、基體和第二相的硬度以及沖擊功降低，抗拉強度小幅增加，延伸率大幅度提升，鋼材的綜合力學性能略有降低；切削試驗表明，鉍含量的增加，使銑削刀具的磨損顯著減小，鋼材表面平整度和光潔度增加，切屑由長帶狀向短螺旋狀轉變，碎斷程度提高，切削性能顯著改善。

在役15Cr1Mo1V鋼管道焊接接頭顯微組織與力學性能研究

王艷松, 劉福廣, 米紫昊, 韓天鵬, 張磊, 楊二娟, 巴特爾

2024, 45(2): 198-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.02.028

摘要(386) HTML (123) PDF(29)

摘要:
以某電廠運行約13萬h的15Cr1Mo1V鋼高溫再熱蒸汽管道焊接接頭作為研究對象，對其顯微組織、硬度、拉伸、沖擊和失效位置進行了研究分析。結果表明，服役管道焊接接頭各區域均有多邊形鐵素體和析出物，組織出現一定的老化現象。焊接接頭各區域硬度差異明顯，焊縫中呈現多層多道焊典型的回火效應，蓋面焊縫處硬度值普遍較高。焊接接頭各區域拉伸和沖擊結果均表明室溫和高溫下焊縫的強度均優于母材，但塑性和韌性均相對較差，特別是高溫環境下焊縫的塑性和韌性下降較多；焊接接頭拉伸和沖擊斷口顯示母材斷口中的韌窩數量多且韌窩較深，而焊縫中由于第二相的析出，盡管拉伸強度有所提高，但其均明顯降低。

留言板

2024年第45卷第2期

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