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代宇, 曾澤華, 張東彬, 滕艾均, 劉天豪, 尹翔鷺, 袁欣然

2024, 45(4): 1-7. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.001

摘要(465) HTML (86) PDF(46)

摘要:
質子交換膜（PEM）作為全釩氧化還原液流電池（VRFB）的關鍵組成部分，在控制VRFB的性能以及成本方面起著重要的作用。制備了一系列不同比例的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）&聚氯乙烯（PVC）復合質子交換膜，其中PVP由于胺基的質子化作用，在膜中進行離子傳導，而PVC作為骨架起到支撐作用。通過調整復合膜中PVP和PVC的比例，得到性能適用于全釩液流電池的質子交換膜。研究發現，PVP&PVC復合膜中PVC含量增加，膜的機械性能增強，釩離子透過率降低；而膜中PVP含量增加，膜的電導率和溶脹隨之變大。測試結果表明，當復合膜中PVP和PVC質量比為1:1時，混合膜的質子選擇性最高為3.8×10³ S·min·cm^?3，復合膜綜合性能最好，并且在電流密度為50 mA·cm^?2時，該單電池具有較高的充放電容量。

熔鹽氯化用熔體組分對體系物性的影響研究

何藝霖, 徐健淋, 馬占山, 龐忠亞, 朱福興, 鄒星禮, 魯雄剛

2024, 45(4): 8-15, 28. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.002

摘要(251) HTML (91) PDF(30)

摘要:
氯化物熔鹽物性對于熔鹽氯化法制備四氯化鈦效率至關重要。為了考察氯化用熔鹽組分含量變化對熔鹽體系物性的影響規律，以工業生產中的熔鹽為對象，對正常原鹽、泡沫鹽和過濾熔鹽的電導率和粘度物性進行了測試以及XRD物相分析、化學成分分析。根據實際生產中的組分配比以及化學分析結果，設置了三因素為FeCl₂、FeCl₃以及MgCl₂ : NaCl的正交試驗，研究不同組分配比下熔鹽體系的物性變化。結果表明：FeCl₂含量對熔鹽體系電導率影響最為顯著，每5%的FeCl₂增加量會使熔鹽整體電導率提高0.33 S/cm；FeCl₃含量對熔鹽體系粘度影響最大，其組分占比在10 %～ 15%區間內的影響最為明顯。最后，利用綜合評分法評估出最佳的熔鹽氯化組分方案為：CaCl₂ 4%、FeCl₂ 20%、FeCl₃ 5%、MgCl₂ : NaCl = 1 : 1。

偏釩酸鈉化學合成法制備VOSO₄研究

夏甫哈提·艾日肯江, 溫婧, 余唐霞, 姜濤

2024, 45(4): 16-22. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.003

摘要(500) HTML (129) PDF(39)

摘要:
硫酸氧釩（VOSO₄）電解液是釩電池中電化學反應的活性物質和能量載體，其品質直接影響釩電池的能量效率、能量密度和使用壽命等性能。以偏釩酸鈉（NaVO₃）為原料，亞硫酸鈉（Na₂SO₃）為還原劑，通過還原、沉淀、酸溶、結晶工藝制得了VOSO₄產物，探索了各因素對釩回收率的影響，并對中間產物VO(OH)₂和VOSO₄產物進行表征。結果表明：偏釩酸鈉浸出液以m(V):m(S)為1:0.5加入亞硫酸鈉，在pH為2.5的溶液中于70 ℃恒溫下還原60 min后，實現了釩（V）還原為釩（IV）。將pH調至7.0，并在20 ℃下反應10 min，藍色溶液可轉化成VO(OH)₂中間產物，此時釩回收率最高，為98.51%。VO(OH)₂由直徑為50～200 nm球狀結構組成，將其用硫酸溶解可得藍色VOSO₄溶液，烘干結晶后得到平均直徑為5 μm的固體VOSO₄晶體，產物品質符合國標二級標準。該研究為利用釩渣鈉化焙燒浸出液原位制備VOSO₄提供了前期試驗基礎。

TC4 ELI鈦合金高品質球形粉末的制備

陳光潤, 馬蘭, 楊紹利, 肖建, 汪強兵

2024, 45(4): 23-28. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.004

摘要(266) HTML (109) PDF(19)

摘要:
以Ti6Al4V ELI（TC4 ELI）鈦合金棒料為原料，采用等離子旋轉電極霧化法制備TC4 ELI球形粉末，研究了電流和電極轉速對粉末粒度分布及粉末特性的影響，利用掃描電鏡（SEM）對粉體形貌進行了觀察。結果表明：電流保持600 A不變時，隨著電極轉速提高，53～106 μm TC4 ELI粉末收得率增大；當電極轉速為44000 r/min時，隨著電流的增大，粒徑<106 μm的粉末收得率略有增加，所得粉末松裝密度在2.59～2.72 g/cm³范圍內，振實密度為3.0 g/cm³，氧含量（質量分數）在560×10^－6～750 ×10^－6，流動性（50 g計）為30.6～35.7 s；粉末成球率高、球形度好，邊緣光滑無雜質，球形度>90%。

金紅石型鈦白不同初品濕磨分散性能研究

楊芳, 劉嬋, 路瑞芳, 石瑞成

2024, 45(4): 29-33. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.005

摘要(227) HTML (84) PDF(22)

摘要:
以四種工業鈦白粉輥壓磨初品為原料，研究鋅鋁兩系金紅石鈦白初品在不同打漿濃度條件下的濕磨分散性能，通過漿料粘度、分散穩定性、分散粒度及上清液電導率表征分散性能的差異。結果表明：同等硅酸鈉分散工藝下，鋅系初品分散性能均弱于鋁系初品，且漿料粘度隨打漿濃度升高而增大；各鋅系初品的極限打漿濃度差異較大，硅酸鈉加量為SiO₂/TiO₂質量比0.30%時，鋅系初品B極限分散濃度可達500 g/L，但仍未達到鋁系初品水平。低濃度狀態下，各初品漿料中存在更多的小粒子，分散更加穩定，隨著打漿濃度升高，漿料分散穩定性隨之降低；粘度更低的漿料沉降比更高，即分散穩定性越差。各類初品表面電荷量各不相同，表面電荷更多的初品其粘度更低。

不同載體對V-Mo/Ti脫硝催化劑性能影響研究

岳彥偉, 黃力, 盧陸洋, 王素芹, 徐順, 王虎, 縱宇浩, 謝興星

2024, 45(4): 34-40. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.006

摘要(276) HTML (82) PDF(20)

摘要:
選用了兩種比表面積的TiO₂制備了V-Mo/Ti脫硝催化劑。采用XRD、N₂-吸附脫附、H₂-TPR、Raman、NH₃-TPD、O₂-TPD、SO₂-TPD對不同催化劑的物理化學性質進行了分析。通過固定床微型反應評價裝置，對不同催化劑的脫硝性能進行了考察。通過全尺寸脫硝催化劑中試評價裝置，對比了不同催化劑的SO₂/SO₃轉化率。結果顯示：V-Mo/Ti脫硝催化劑中，當小比表面積TiO₂-A和大比表面積的TiO₂-B的質量比為75:25時，催化劑與全用小比表面積TiO₂-A制得的催化劑相比，聚合態釩物種的含量降低，催化劑的還原性能提升，酸性略有下降，催化劑的O_α含量明顯增加，表明催化劑的脫硝性能增強。繼續增加大比表面積TiO₂-B的質量比至50%，催化劑的酸性下降明顯，導致催化劑的脫硝活性下降。大比表面積的TiO₂-B的用量增加可以降低催化劑的SO₂/SO₃轉化率。總體而言，當小比表面積TiO₂-A和大比表面積的TiO₂-B的質量比為75:25時，制備的V-Mo/Ti脫硝催化劑展示了較優的脫硝效果。

工業純鈦室溫雙軸拉伸力學行為研究

苗自豪, 常樂, 周昌玉, 賀小華

2024, 45(4): 41-47. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.007

摘要(390) HTML (119) PDF(34)

摘要:
采用十字形試樣對工業純鈦板材進行了雙軸拉伸試驗，利用數字圖像相關方法(Digital Image Correlation, DIC)捕獲應變響應，探討了雙軸拉伸應力狀態對力學性能的影響。與單軸力學性能相比，雙軸加載下材料強度明顯提升，當X、Y兩軸加載速率相等時，材料的屈服強度及抗拉強度最高。進一步利用背向散射衍射技術(Electron Back Scatter Diffraction, EBSD)分析雙軸載荷比對孿晶行為的影響。沿軋制方向(RD)和橫向(TD)單向加載時，孿晶體積分數較小，而雙軸載荷下有較多孿晶，在等比載荷時有最大的孿晶體積分數，且當橫向載荷大于軋制方向載荷時，拉伸孿晶體積分數高于壓縮孿晶體積分數。

V₃TiNi_0.56Cr_x(x=0, 0.2, 0.4, 0.6)/NiMoW釩基復合析氫陰極電催化與耐蝕性能研究

杜金晶, 張軒, 周宇, 崔新新, 朱軍, 左恒, 王斌, 鮑彥如, 劉景田, 郭悅豪

2024, 45(4): 48-53. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.008

摘要(287) HTML (81) PDF(22)

摘要:
主要研究了金屬元素Cr對釩基復合析氫陰極V₃TiNi_0.56Cr_x(x=0, 0.2, 0.4, 0.6)/NiMoW合金物相、形貌、電催化性能與耐腐蝕性能的影響。結果表明：隨著合金基體材料中Cr含量增加，基體合金表面形成了鈍化膜，能夠使基體材料在電化學腐蝕的過程中產生鈍化區。釩基復合析氫陰極的電催化能力略有下降，由極化曲線外推法計算得到自腐蝕電流減小3.61 mA/cm、自腐蝕電位正移0.154 V。長時間電解后，釩基復合析氫陰極表面形成的縫隙減少，電流密度變化幅度減小，說明摻雜金屬元素Cr后，其耐蝕性能與長效穩定性均有所提高。

中間退火工藝對冷軋純鈦板微觀組織及織構的影響

唐敏

2024, 45(4): 54-61. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.009

摘要(174) HTML (90) PDF(14)

摘要:
采用電子背散射衍射(EBSD)等測試手段和分析方法，系統地研究了不同退火溫度對冷軋純鈦板微觀組織及織構的影響。結果表明：中間退火溫度為700 ℃時，0.6 mm冷軋至0.25 mm后經700 ℃/1 h退火得到的再結晶組織更加均勻，殘余應力更小，{0001}、{10-10}及{11-20}三個極圖上的織構更加散漫，織構強度整體較弱，取向分布更加隨機。

拉伸變形誘導Ti-6Al-4V鈦合金相轉變機制

孫皓

2024, 45(4): 62-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.010

摘要(211) HTML (120) PDF(21)

摘要:
鈦合金中的相轉變行為對材料的塑性變形以及力學性能起到至關重要的影響。因此，有必要深入研究鈦合金的相轉變行為，并在此基礎上揭示相轉變的機制。采用一種新穎的熱處理工藝成功在Ti-6Al-4V鈦合金中引入細β晶馬氏體組織。發現在拉伸載荷條件下存在變形誘導HCP相向FCC相轉變的行為，并揭示了相轉變機制。HCP相與新形成的FCC相之間滿足晶體學取向關系：(0002)HCP || $({11\bar 1 })$FCC以及$< {2\bar 1\bar 10}>$HCP || <011>FCC。通過兩相之間的晶體學取向關系提出相轉變機制：HCP相(0001)晶面上每兩個原子層之間的一個1/3$< {10\bar 10}>$肖克萊不全位錯滑移。通過第一性原理計算HCP相向FCC相轉變過程中(0001)$< {10\bar 10}>$層錯能變化,成功驗證了該相轉變機制。

堆積方向對激光選區熔化TC4合金缺口件局部循環塑性行為的影響

王志強, 李建, 趙詢, 趙雪同, 徐英東, 唐明揚, 劉慶, 葛峻銘, 肖敏

2024, 45(4): 68-75. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.011

摘要(185) HTML (110) PDF(11)

摘要:
通過數字圖像相關技術從宏觀塑性變形方面研究了堆積方向對激光選區熔化（SLM）TC4合金缺口件局部循環塑性行為的影響。結果表明：缺口附近的塑性變形受堆積方向和缺口半徑的影響，進而影響缺口件的疲勞壽命。缺口根部的棘輪應變及其應變率隨堆積方向改變(0°至90°)而降低，同時也隨缺口半徑的增加而降低。與缺口半徑相比，棘輪應變及應變率和疲勞壽命對堆積方向敏感性更低。研究結果為SLM構件的疲勞設計提供了一定的理論參考。

基于Z-A本構模型TC4鈦合金高溫流變行為的預測

沈建成, 賈海深, 張繼林, 羅文翠, 易湘斌

2024, 45(4): 76-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.012

摘要(217) HTML (89) PDF(15)

摘要:
在描述材料承受不同變形條件下的響應行為及其熱成形工藝過程優化方面，本構模型具有重要意義。因此，為了獲得準確描述TC4鈦合金高溫流變行為的物理本構模型，利用Gleeble-3800熱模擬試驗機，在不同溫度（550 ～950 ℃）下、不同應變速率（0.01、0.1、1 s^?1）下完成了等溫壓縮試驗。依據試驗數據，對改進的Z-A本構模型參數進行了標定，并對其有效性進行了分析。基于分析結果，建立了一種優化的Z-A本構模型，借助相關性系數R，平均相對誤差值AARE和均方根誤差RSME三種統計參數，探討了該模型的可預測性。結果表明優化的Z-A本構模型能夠準確地預測該材料的高溫流變行為，其模型的R、AARE和RSME分別為0.9994，1.62%和1.3248。

釩技術在難減排行業和能源轉型中的作用評估

DavidA Santos, ManishK Dixit, PranavPradeep Kumar, SarbajitBanerjee

2024, 45(4): 84-94. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.013

摘要(386) HTML (134) PDF(54)

摘要:
重工業的減碳和可再生能源技術的出現皆與獲得礦物資源有著密不可分的聯系。因此，迫切需要對關鍵元素在減少溫室氣體排放方面的作用進行基準評估。考察了釩作為微合金元素在建筑碳減排以及作為電網儲能用液流電池的主要成分在能源轉型中的作用。研究結果表明，釩可使每年減少總計1.85億t碳排放。其中，中國和歐盟的減排幅度分別為各自排放量的1.15%和0.18%。研究結果強調了關鍵金屬在發展低碳基礎設施中的作用，同時指出了進行全面評估并施加政策干預減輕供應鏈風險的必要性。

V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑的失活機理及預防措施進展

靳嘉浩, 蔡宗英, 梁精龍, 宋少飛, 曹衛剛

2024, 45(4): 95-104. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.014

摘要(333) HTML (92) PDF(33)

摘要:
隨著全球能源需求的增長和環保要求的提高，選擇性催化還原（SCR）技術作為降低大氣中氮氧化物（NO_x）排放的重要手段備受關注。然而，作為SCR核心的釩鈦基V₂O₅-WO₃/TiO₂ SCR催化劑在長期運行中會遭遇失活問題，限制了其實際應用，故對其失活機理和預防措施展開研究意義重大。文章系統地闡述了催化劑的失活機理及其預防措施。認為催化劑的失活主要是由高溫環境和煙氣中的灰塵、堿(土)金屬、酸性氣體、重金屬等通過物理或者化學作用造成的。為減緩催化劑失活，延長催化劑的使用壽命，從預除塵、催化劑改進和SCR系統優化三個方面綜述了其預防措施。對催化劑的失活機理進行研究不僅能夠了解失活過程的組分變化，還能為催化劑的失活預防和新型催化劑材料的研究提供依據，為延長V₂O₅-WO₃/TiO₂ SCR催化劑穩定工作時間和回收廢SCR催化劑提供了參考。

釩鈦球團礦熔滴過程中有價元素及物相的變化

謝洪恩, 鄭魁, 黃楚, 朱鳳湘, 劉娟

2024, 45(4): 105-112, 128. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.015

摘要(372) HTML (135) PDF(28)

摘要:
模擬高爐冶煉氣氛，對攀鋼酸性釩鈦球團礦在軟熔和滴落過程中的物相組成和有價元素的變化進行了定量化的研究。結果表明，在釩鈦球團礦的軟熔滴落過程中，Ti和V逐漸從鈦赤鐵礦和鈦鐵礦遷移至渣相中。TiO₂既可生成Ti進入金屬鐵，也可大量生成碳氮化鈦。滴落試驗中V在金屬鐵中的收得率為36.03%，遠高于Ti和Si的3.13%和17.20%。爐渣和金屬鐵吸收焦炭中的S與渣鐵間的脫硫反應同時進行，金屬鐵中S所占的比例由軟熔時的72.84%降低至滴落時的50%。軟熔液泛渣中輝石和黑鈦石超過80%，渣中超過70%的V和Ti分布于黑鈦石中。軟熔未滴落渣中輝石明顯減少，橄欖石和尖晶石明顯增加，尖晶石中的V和Ti明顯增加。滴落試驗過程中TiO₂逐漸被還原，TiC和TiN的質量分數之和超過20%，爐渣逐漸由TiO₂質量分數超過30%的高鈦渣轉變為TiO₂質量分數低于10%的低鈦渣，未滴落渣中黑鈦石以及分布于其中的V和Ti明顯減少，橄欖石以及分布于其中的V和Ti增加。

基于IMCT理論的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-P₂O₅-TiO₂渣系脫磷熱力學模型

劉然, 劉晏廷, 高艷甲, 蘭臣臣, 閆光石, 呂慶

2024, 45(4): 113-122. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.016

摘要(175) HTML (65) PDF(11)

摘要:
基于離子分子共存理論（IMCT）建立了CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-P₂O₅-TiO₂七元熔渣磷分配比(L_P)模型，該模型已在多個熔渣體系中被驗證，具有較為精確的預測磷富集行為的能力，進一步分析了各組元成分對活度及L_P的影響，通過該模型總結了冶煉釩鈦磁鐵礦的合理熔渣成分。結果表明：在1000～1600 ℃范圍內，隨著溫度的升高，FeO、MgO與CaO活度上升，SiO₂與Al₂O₃的活度隨之減小，對TiO₂無明顯影響。隨著堿度由0.92升高至1.32，CaO、MgO的活度明顯上升，SiO₂和Al₂O₃的活度明顯下降，FeO的活度逐漸增加，TiO₂的活度基本保持不變。隨著渣中CaO質量分數增加，Al₂O₃、SiO₂的活度隨之減少，CaO、MgO、FeO的活度隨之增大。隨著渣中SiO₂質量分數增加，渣中堿性氧化物CaO、MgO、FeO的活度隨之減少，渣中酸性氧化物SiO₂、Al₂O₃、SiO₂的活度隨之增加。渣系中MgO質量分數由4%增加到14.5%后，各組元活度的變化規律與CaO基本相同，但影響程度弱于CaO。渣系中Al₂O₃、FeO和TiO₂質量分數增加后，僅使得自身活度顯著增加，對其它組元的活度影響程度相對較小；隨著堿度和FeO質量分數的增加，L_P逐漸增加；隨著MgO質量分數的增加，L_p先降低后增加；隨Al₂O₃、TiO₂質量分數的增加，L_P逐漸降低；TiO₂質量分數在10%左右時，選取熔渣組分為CaO(35.5%)-SiO₂(26%)-MgO(10.2%)-Al₂O₃(12.5%)-FeO(5%)- TiO₂，鐵水中[P]可控制在0.01%以下。

析出相對GH4141合金蠕變持久斷裂行為的作用機制

張昭, 馮旭, 郭續龍, 張維維, 王楷萌, 信瑞山, 裴丙紅, 肖東平, 周揚

2024, 45(4): 123-128. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.017

摘要(190) HTML (73) PDF(13)

摘要:
研究了析出相與GH4141合金蠕變持久斷裂行為的交互作用，涉及蠕變裂紋萌生和擴展。表征手段采用二次電子和電子背散射衍射技術，重點關注了析出相（包括MC、M₆C、M₂₃C₆型碳化物和γ′彌散強化相）、孔隙和晶界裂紋，同時分析了晶粒塑性變形和強化機制。孔隙主要發生在晶界與M₆C和M₂₃C₆碳化物的界面處，相鄰孔隙聚合形成漣漪形貌，裂紋生長加劇了其前端區域的塑性變形。晶粒內部強化涉及γ′析出相對位錯運動的抑制，由于應變激活多個滑移系統，加快了位錯塞積和纏結現象，起到強化晶粒的效果。

合金元素V、Cu對含銅鋼組織和性能的影響

楊何, 侯自勇, 趙俊, 王亞茹, 梁杰, 常智淵, 張玲, 黃曉旭

2024, 45(4): 129-136. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.018

摘要(262) HTML (89) PDF(28)

摘要:
設計了0V1Cu鋼、0.15V1Cu鋼和0.15V4Cu鋼3種含Cu高強鋼，研究了V、Cu元素對其組織和性能的影響規律。采用相變熱力學與動力學計算、LOM、SEM、TEM及顯微硬度測試等系統研究了試驗鋼相變、顯微組織和顯微硬度的變化規律。結果表明：3種試驗鋼的Ac₁溫度在673～675 °C；添加1%Cu且V含量由0提高到0.15%時，Ac₃溫度由769 °C升高到775 °C；添加0.15%V且Cu含量由1%提高到4%時，Ac₃溫度由775 °C下降到757 °C。0V1Cu鋼和0.15V1Cu鋼熱軋態組織均為粒狀貝氏體，而0.15V4Cu鋼的熱軋態組織為馬氏體和少量貝氏體，經1100 °C奧氏體化后淬火，3種試驗鋼組織均為板條馬氏體。添加0.15%V以及V和Cu復合添加均可提高試驗鋼的淬火硬度。其中，0.15V4Cu鋼淬火硬度(HV)最高，為597±7，與0V1Cu鋼和0.15V1Cu鋼相比，分別提高了44和11。以上研究表明，通過調控V和Cu的添加可以實現試驗鋼熱軋及淬火態顯微組織和顯微硬度的大幅度調控，為新型超高強韌含銅鋼的研發提供理論指導。

固溶處理對粉末注射成形高氮無鎳不銹鋼組織和性能的影響

鄒黎明, 劉瑞洋, 蔡瑛, 倪東惠

2024, 45(4): 137-142. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.019

摘要(178) HTML (68) PDF(11)

摘要:
為了提高粉末注射成形技術制備的高氮無鎳奧氏體不銹鋼的性能，開展了后續固溶熱處理。系統研究了固溶溫度、固溶保溫時間對不銹鋼微觀組織和力學性能的影響，并對固溶前后不銹鋼樣品的耐腐蝕性能進行了比較。結果顯示：滲氮燒結后奧氏體基體中析出的Cr₂N第二相影響了不銹鋼的力學和耐腐蝕性能。固溶處理后，燒結形成的Cr₂N第二相消失，為純奧氏體組織。當固溶溫度為1150 ℃，固溶保溫時間為10 min時，不銹鋼抗拉強度達到889 MPa，延伸率達到16.8%，力學性能最優。與固溶處理前相比，固溶處理后不銹鋼樣品腐蝕評級由0級提高到10級，耐腐蝕性能大幅提高。

相變溫度和奧氏體化溫度對一種含Nb高碳鋼相變動力學和組織的影響

周明星, 池亦騁, 劉敬韜, 李征乾, 劉思華, 張代琛, 蘇雪, 田俊羽

2024, 45(4): 143-149. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.020

摘要(192) HTML (116) PDF(13)

摘要:
為了優化一種含Nb高碳鋼的熱處理工藝，采用熱膨脹法、OM、SEM、EBSD、硬度儀等研究了加熱溫度和相變溫度對珠光體相變動力學和組織性能的影響。結果表明：升高加熱溫度將減慢珠光體相變動力學。原因：①奧氏體晶粒增大導致珠光體形核點數量降低；②奧氏體中固溶Nb含量增多，其對C擴散系數的減慢程度增強，從而降低珠光體長大速率。相變溫度由625 ℃降低至575 ℃時，珠光體相變動力學同樣減慢。此外，相變溫度由625 ℃降低至575 ℃時，珠光體形核方式發生了變化，由主要在晶隅和晶棱處形核轉變為主要在晶面和晶棱處形核。降低相變溫度可以細化珠光體片層間距，提高珠光體鋼的硬度，珠光體團簇尺寸同樣隨相變溫度和加熱溫度的降低而顯著細化。在試驗所研究的三個工藝中，900 ℃加熱+575 ℃相變工藝具有最高的硬度和最細的團簇尺寸。因此，為了獲得最佳的強韌性匹配，建議降低加熱溫度和相變溫度。

Mg對2.25Cr1Mo鋼熱處理顯微組織與力學性能的影響

程楊, 李小兵, 高明, 劉奎

2024, 45(4): 150-157. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.021

摘要(181) HTML (74) PDF(17)

摘要:
為揭示Mg在低合金鋼中的微合金化效果，以2.25Cr1Mo鋼為研究對象，利用真空感應爐、450型雙輥可逆軋機制備不同Mg含量的15 mm板材，采用OM、TEM等手段分析熱處理后顯微組織，以及原奧氏體晶粒特征，并對其力學性能進行了測定。研究結果表明：Mg加入2.25Cr1Mo鋼中可細化其原奧氏體晶粒，增加熱處理組織中多邊形鐵素體體積分數。2.25Cr1Mo鋼全氧含量在0.0003%的低含量條件下，Mg會偏聚在碳化物中，誘使碳化物尺寸降低，數量增多，增強碳化物對奧氏體晶粒長大的釘扎作用，進而達到細化原奧氏體晶粒的效果。經0.005%Mg處理后，2.25Cr1Mo鋼沖擊韌性稍有提升，而顯微硬度變化并不明顯。Mg處理后使得鋼中鐵素體分數出現一定范圍內的增加是改善其沖擊韌性的重要原因。

FeC合金拉伸行為的分子動力學模擬研究

李佳君, 孫淼, 吳慧娟, 呂世寧, 高有山, 王愛紅

2024, 45(4): 158-162. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.022

摘要(237) HTML (72) PDF(25)

摘要:
為了探究溫度和應變率對FeC合金微觀力學性能的影響，運用分子動力學方法對FeC合金進行了拉伸性能的模擬，得到了不同溫度、不同應變率工況下FeC合金的應力應變曲線，并對其進行了分析，利用MATLAB對數據進行處理，建立了關于溫度和應變率的FeC合金彈性模量和屈服強度的數學預測模型。結果表明：彈性模量和屈服強度的仿真值與數學模型的預測值之間的絕對誤差最大分別為2.680 GPa和0.079 GPa，相對誤差最大分別為1.680%和0.737%，數學預測模型能在一定程度上對彈性模量和屈服強度進行有效的預測。

預應變對X80管線鋼沖擊斷裂行為的影響

王朝陽, 尤景澤, 孟彤, 張連旺, 孫超, 王慧, 于鎮洋, 宋明

2024, 45(4): 163-169. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.023

摘要(172) HTML (52) PDF(18)

摘要:
開展了預應變對X80管線鋼沖擊斷裂行為影響的研究，采用OM、SEM、EDS能譜對斷口形貌及夾雜物進行分析，利用EBSD獲取斷口橫截面上二次裂紋附近晶體學特征。結果表明，預應變對最大沖擊載荷沒有顯著影響，但當材料中存在預應變時，材料脆性斷裂趨勢增加、缺口敏感度增加、裂紋形成功和材料對裂紋的止裂能力降低；在沖擊斷裂過程中，預應變導致材料內部位錯相互纏結，位錯運動受到阻礙，當受到外力時易發生脆性斷裂，同時材料內部的脆性夾雜物也是裂紋源。由于相鄰晶粒之間存在取向差，裂紋擴展遇到晶界時，裂紋的擴展路徑進入下一個晶粒時發生偏轉。此外對橫截面近斷口區晶體取向進行分析，發現X80管線鋼的主要解理面為{100}，其次為{211}。

Si添加對高Mn-N型 TWIP不銹鋼力學性能的影響研究

曾澤瑤, 羅許

2024, 45(4): 170-175. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.024

摘要(184) HTML (79) PDF(10)

摘要:
利用SEM、TEM等分析手段研究了不同熱處理工藝制度對1.5% Si添加后的高Mn-N TWIP不銹鋼顯微組織和力學性能的影響。結果發現，試驗鋼退火孿晶厚度隨著固溶溫度的升高而增大，在高的固溶溫度下，Si添加可以提高合金的應變硬化率，拉伸變形過程中生成大量細長的形變孿晶可以有效阻礙位錯滑移，提高材料強度與塑性。時效處理對拉伸性能影響較小，在700～800 ℃時效過程中生成大量晶界胞狀析出物，胞狀析出以短棒狀Cr₂N為主，在沖擊載荷作用下會發生沿晶脆性斷裂，沖擊吸收功快速降低。

連續退火快冷出口溫度對SPCC冷軋薄板組織和性能的影響

周博文, 蔣才靈, 樊雷, 劉義虎, 陸茂森, 楊躍標

2024, 45(4): 176-180. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.025

摘要(171) HTML (78) PDF(10)

摘要:
研究了快冷出口溫度對連續退火SPCC冷軋薄板組織和性能的影響。結果表明：連續退火SPCC產品的主要組織為等軸鐵素體晶粒、晶界處塊狀碳化物及晶粒內部粒狀碳化物，快冷出口溫度主要影響著鋼中碳化物的析出及分布。隨著快冷出口溫度的降低，晶界處碳化物數量減少，晶粒內碳化物數量增多，鋼卷出現屈服平臺的幾率顯著下降，屈服強度也明顯降低。當快冷出口溫度從500 ℃降低至430 ℃時，屈服平臺比例從55%降低至10%，平均屈服強度降低了22 MPa。

單脈沖不等厚22MnB5/DP590電阻點焊接頭的力學性能研究

于永梅, 李治國, 婁國棟, 荊毅

2024, 45(4): 181-188. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.026

摘要(195) HTML (103) PDF(11)

摘要:
采用單脈沖電阻點焊連接技術，研究不同的焊接電流和焊接時間條件下不等厚22MnB5/DP590點焊接頭截面特征和拉伸性能，分析點焊接頭顯微硬度的變化規律。結果表明：焊接電流對母材焊透率和熔核厚度的影響不大。隨焊接電流的增加，熔核向較厚DP590側方向偏移，接頭熔核直徑和拉剪力增加。與焊接電流相比，焊接時間的增加對接頭壓痕率和熔核偏移量的影響嚴重；隨焊接時間的增加，母材的焊透率和熔核厚度減小，焊接時間為1000 ms時熔核直徑減小，而拉剪力一直增加。點焊接頭的顯微硬度值由高到低分別為22MnB5側熱影響區→熔核區→DP590側熱影響區。在拉剪力作用下，接頭拉伸斷裂方式有界面斷裂、部分界面斷裂和熔核拔出斷裂。并由此得出結論：在電極壓力為3.8 kN的條件下，不等厚DP590/22MnB5的最佳點焊工藝為焊接電流為8.5 kA，焊接時間為160 ms。

G95Cr18軸承鋼模鑄坯夾雜物及碳化物解析

付宇豪, 吳強, 朱浩然, 季燈平, 劉斌, 付建勛

2024, 45(4): 189-197. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.027

摘要(214) HTML (82) PDF(17)

摘要:
基于Thermo-calc軟件分析了G95Cr18軸承鋼基體組織、相變及碳化物析出情況，用金相顯微鏡、掃描電鏡對模鑄坯組織、夾雜物和碳化物進行了解析。研究表明，在G95Cr18軸承鋼鑄坯中，夾雜物主要成分為Ce、O、Al、Ca等，夾雜物類型主要為稀土氧硫化物Ce-Al-O-Ca-S，同時還發現少量鎂鋁尖晶石Al-Mg-O，夾雜物密度為31～48 mm^-2，夾雜物尺寸集中分布在2.2～2.6 μm，夾雜物面積占比為0.02%～0.03%；碳化物邊部至心部面積占比由3.0%逐漸增加到7.5%，碳化物形貌有塊狀→棒狀→長條狀→網狀的轉變趨勢，靠近鑄坯心部網狀碳化物大多沿晶界分布；碳化物類型為：亮白色富含Nb的MC型碳化物和灰色富含Cr元素的M₇C₃型碳化物。MC型碳化物的尺寸相較M₇C₃型碳化物小，在晶內以塊狀碳化物形式存在，在晶界處以網狀碳化物形式存在。

B50A789G葉片鋼熱變形行為研究

俞占揚, 信瑞山, 何玉東, 姚斌, 吳志偉, 趙吉慶, 李曉凱, 曹晨星

2024, 45(4): 198-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.028

摘要(164) HTML (57) PDF(12)

摘要:
使用Gleeble-3800熱模擬試驗機對B50A789G葉片鋼進行等溫熱壓縮試驗，應變速率選擇0.01～10 s^?1，變形溫度選擇950～1200 ℃。基于Arrhenius模型構建了本構方程，采用動態材料模型構建了熱加工圖。由熱加工圖和變形后的組織獲得了熱加工窗口。結果表明：適合于B50A789G葉片鋼最優的熱加工區域為變形溫度1000～1050 ℃、應變速率0.01～10 s^?1以及變形溫度1150～1200 ℃、應變速率1～10 s^?1，該區域下組織能發生完全動態再結晶，且原奧氏體晶粒尺寸分布均勻且細小，有利于實現材料組織均勻化、細晶化，為B50A789G葉片鋼工業化應用提供支撐。

留言板

2024年第45卷第4期

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