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鈦和釩作為重要的戰(zhàn)略性金屬，其傳統(tǒng)火法或濕法提取和純化工藝存在效率低、能耗大、成本高等共性問題。熔鹽電解技術(shù)以其工藝流程短、產(chǎn)品純度高、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，為鈦、釩的提取與純化提供了新思路。文中對(duì)熔鹽電解提取和純化鈦與釩的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，分析了鹵化物熔鹽電解、FFC法、USTB法的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用潛力，討論了熔鹽體系中鈦和釩的電化學(xué)行為及工藝參數(shù)優(yōu)化策略。未來，在設(shè)備材料耐腐蝕性、電流效率提升及工業(yè)化規(guī)模化應(yīng)用方面，鈦和釩的熔鹽電解技術(shù)仍需進(jìn)一步探索。

非金屬元素O熔解在V晶格中形成固溶體，固溶體的氧脫除極限取決于氧的活度和溫度，但目前對(duì)V-O固溶體熱力學(xué)性質(zhì)研究較少。以 Sieverts 定律為計(jì)算準(zhǔn)則，收集V-O體系熱力學(xué)數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得了不同氧含量下固溶體VO_y的氧勢(shì)。同時(shí)將熱力學(xué)模型導(dǎo)入 Factsage 并建立自定義數(shù)據(jù)庫，以輔助計(jì)算金屬熱還原法制備釩的相變及平衡組成，明確Ca、Mg、Al等還原劑的極限脫氧能力。結(jié)果表明，合理控制Al加入量和反應(yīng)溫度所制備出的金屬釩理論上氧含量可降至約0.1%～0.5%；Mg作為還原劑時(shí)，理論上可制備出氧含量0.01%～0.1%的金屬釩產(chǎn)品；Ca的還原能力更出色，制備出金屬釩產(chǎn)品中氧含量<0.01%；增加C添加量、提升反應(yīng)溫度、降低P_CO 理論上均可制備出氧含量低于0.1%的金屬釩產(chǎn)品。

為了從沉釩廢水中回收有價(jià)金屬釩、鉻，采用乙二胺四乙酸(EDTA)絡(luò)合配合膜分離法對(duì)沉釩廢水進(jìn)行處理。研究了絡(luò)合效果、膜的種類、水通量、壓力差等參數(shù)對(duì)于釩、鉻回收效果的影響規(guī)律。結(jié)果表明，當(dāng)EDTA摩爾比為1.5時(shí)，采用NF5納濾膜在0.8 MPa下過濾3次，釩、鉻的截留率分別為99.88%和99.97%，濃縮液中的釩、鉻濃度為24.97 g/L和2.499 g/L，實(shí)現(xiàn)了沉釩廢水中釩、鉻的有效回收。透過液中的釩、鉻含量分別為0.573 mg/L和0.015 mg/L，可以達(dá)到工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。DLS、SEM和AFM分析結(jié)果表明，采用EDTA絡(luò)合配合膜分離技術(shù)可以有效地回收溶液中的釩、鉻。

鐵錳礦中鐵和錳因物理化學(xué)性質(zhì)相近，現(xiàn)有方法難以實(shí)現(xiàn)鐵、錳組元的高效分離。文中引入V₂O₅作為添加劑與鐵錳礦混合焙燒，系統(tǒng)研究了混合焙燒過程的物相演變規(guī)律及酸浸過程錳、鐵、釩元素的遷移分離規(guī)律與循環(huán)利用機(jī)制。結(jié)果表明，焙燒后鐵錳礦中含錳相轉(zhuǎn)化為酸溶性焦釩酸錳，而鐵和硅仍然以Fe₂O₃和SiO₂形式存在。焙燒熟料經(jīng)pH為2和1.8兩段酸浸后，Mn、Fe和V的浸出率分別為81.25%、

%和5.77%，實(shí)現(xiàn)了錳、鐵組元的有效分離。含錳浸出液真空干燥得到MnSO₄，可作為錳冶金和錳化工的中間產(chǎn)品。酸浸渣經(jīng)堿浸后實(shí)現(xiàn)了鐵、釩分離，富鐵尾渣中Fe₂O₃含量達(dá)83.02%，可作為高爐煉鐵原料。堿浸液經(jīng)水解沉淀和焙燒得到V₂O₅可返回焙燒體系，其循環(huán)利用率達(dá)90%以上，該過程產(chǎn)生的廢水也可返回浸出體系再次利用。該研究為共伴生鐵錳資源的清潔高效利用提供了一個(gè)新方法。

以V₂O₃和Al粉為原料，真空鋁熱還原法制備AlV55合金，利用熱力學(xué)軟件和差熱分析法對(duì)鋁熱法制備釩鋁合金的過程進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：熱力學(xué)計(jì)算常溫下鋁熱還原反應(yīng)可將V₂O₃一步還原為V；實(shí)際還原過程為分步進(jìn)行，開始溫度為749 ℃，且屬于液-固反應(yīng)范疇；單位熱效應(yīng)為

J/g，絕熱燃燒溫度為

℃。研究了真空加熱過程中保溫溫度和造渣劑氧化鈣加入量對(duì)釩收率的影響，當(dāng)保溫溫度超過

℃時(shí)，釩鋁合金的釩收率可達(dá)到95%左右，釩鋁合金錠無裂隙和氧化膜，釩鋁合金的成品率顯著提升。此外，還確定了CaO/Al₂O₃比值對(duì)爐渣粘度的影響，當(dāng)造渣劑用量超過22.5%時(shí)，渣金的分離效果顯著提升。

采用鈦板切邊、鈦屑、鈦坯切頭及高純?cè)现苽淞薚C4合金鑄錠，從成分、微觀組織、硬度等方面系統(tǒng)分析了不同類型碎鈦料對(duì)離心鑄造技術(shù)的適用性。結(jié)果表明，四類鑄錠中N、O、H等雜質(zhì)元素的含量均符合GB/T6614?2014要求；但是，由于碎鈦料在不同的熱加工過程中會(huì)發(fā)生物理和化學(xué)變化，從而對(duì)合金凝固過程產(chǎn)生重要影響，使鑄錠微觀組織和性能存在一定差異。四類鑄錠的硬度均滿足GB/T6614?2014要求，這進(jìn)一步證實(shí)了離心鑄造技術(shù)可以較好地適用于碎鈦料回收。熱處理后，4^#合金的微觀組織均勻化程度顯著改善，異常組織區(qū)域完全消失。真空氣淬工藝Ⅰ處理后試樣的硬度值（HRC）最大，為32.5。

選取黑曲霉菌為典型微生物，研究其對(duì)工業(yè)純鈦TA2腐蝕行為的影響，采用表面分析技術(shù)（激光共聚焦顯微鏡及掃描電子顯微鏡），結(jié)合電化學(xué)分析方法（電化學(xué)阻抗譜和動(dòng)電位極化曲線），研究了工業(yè)純鈦TA2在黑曲霉菌富集環(huán)境下的耐腐蝕特性。研究發(fā)現(xiàn)黑曲霉菌在TA2表面的附著生長(zhǎng)改變了鈦片的電化學(xué)特征，其耐腐蝕性隨浸泡時(shí)間的增加先增強(qiáng)后減弱，生物膜在一定時(shí)間周期內(nèi)可提高耐蝕性能。生物膜越厚，其耐腐蝕性能越好。盡管如此，在黑曲霉菌液浸泡21 d后，鈦片表面仍觀察到極少量的點(diǎn)蝕坑，預(yù)示出現(xiàn)了霉菌腐蝕。

基于TC4鈦合金三周期極小曲面（TPMS）多孔結(jié)構(gòu)和激光功率P、掃描速度v及掃描間距h水平差異設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn)，一方面通過極差和方差分析研究激光選區(qū)熔化制造（SLM）工藝參數(shù)對(duì)TC4鈦合金多孔結(jié)構(gòu)尺寸精度、質(zhì)量和力學(xué)強(qiáng)度的影響規(guī)律；另一方面對(duì)鈦合金多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行HF酸洗處理，研究酸洗工藝對(duì)多孔結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：TPMS多孔結(jié)構(gòu)的實(shí)體尺寸和質(zhì)量與SLM工藝能量密度E呈正相關(guān)；TPMS多孔結(jié)構(gòu)的力學(xué)強(qiáng)度受SLM工藝參數(shù)影響較小，優(yōu)化SLM工藝參數(shù)應(yīng)以3D打印多孔結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量精度控制為主導(dǎo)；酸洗處理可以改善TPMS多孔結(jié)構(gòu)表面粗糙度，提高結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量精度；此外，酸洗處理促使TPMS多孔結(jié)構(gòu)的彈性模量更接近天然松質(zhì)骨的力學(xué)性能。

通過數(shù)值仿真方法構(gòu)建了TC4鈦合金氣瓶熱旋壓成形的數(shù)值仿真模型，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的可靠性。在熱模擬試驗(yàn)中，以0.1、1、10 s^?1三種應(yīng)變速率為條件，詳細(xì)探究了TC4材料在700～

℃下的流變應(yīng)力分布。綜合數(shù)值仿真分析，深入研究了成形溫度、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)TC4鈦合金成形的影響，并最終制定了氣瓶熱旋壓成形工藝。通過多道次TC4鈦合金熱旋壓成形試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了所提出工藝的可行性，為TC4鈦合金氣瓶的制造提供了科學(xué)而可行的技術(shù)路線。

采用熱模擬試驗(yàn)機(jī)開展了高溫?zé)嶙冃卧囼?yàn)，得到鍛態(tài)TC21鈦合金在850～1 100 ℃、應(yīng)變速率0.001～10 s^?1變形參數(shù)下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，分析了壓應(yīng)力狀態(tài)下，變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)流變應(yīng)力的影響，基于Arrhenius雙曲正弦函數(shù)建立了本構(gòu)關(guān)系，繪制了0.1～0.6不同應(yīng)變下的熱加工圖，總結(jié)出鍛態(tài)合金熱變形的參數(shù)范圍。結(jié)果表明：變形參數(shù)對(duì)流變應(yīng)力的影響較大，當(dāng)變形溫度升高時(shí)，流變應(yīng)力降低，當(dāng)應(yīng)變速率降低時(shí)，流變應(yīng)力降低；兩相區(qū)和單相區(qū)變形激活能分別為770.86 kJ/mol和261.00 kJ/mol；隨著應(yīng)變量增加，熱加工圖中失穩(wěn)區(qū)逐漸擴(kuò)大，合適的熱加工區(qū)域?yàn)樽冃螠囟?00～1 100 ℃，應(yīng)變速率0.005～0.153 s^?1。試驗(yàn)結(jié)果可為TC21合金熱加工工藝參數(shù)制定提供理論支撐。

以不同提釩工藝制備的中間產(chǎn)物多釩酸銨NH₄V₃O₈（APV）和高純五氧化二釩為釩源，Na₂CO₃、NH₄H₂PO₄、檸檬酸分別作鈉源、磷源、碳源，采用溶膠凝膠法合成了一系列Na₃V₂(PO₄)₃/C正極材料。通過XRD、SEM、電池測(cè)試系統(tǒng)和電化學(xué)工作站等詳細(xì)研究了不同釩源對(duì)Na₃V₂(PO₄)₃/C正極材料的影響。結(jié)果顯示：鈉法提釩多釩酸銨為釩源制備的NaH-NVP正極材料呈現(xiàn)較好的循環(huán)性能和優(yōu)異的高倍率性能，在5C和10C高倍率下分別表現(xiàn)出98 mAh/g和64 mAh/g的可逆容量。此項(xiàng)研究拓展了合成磷酸釩鈉材料的釩源選擇，對(duì)降低磷酸釩鈉的制備成本具有積極意義。

對(duì)亞毫米級(jí)細(xì)粒人造金紅石攪拌制粒工藝進(jìn)行研究。通過試驗(yàn)對(duì)比，選定最佳制粒制度為：NA為添加劑，NA添加量1.5%，制粒水分20%，混合轉(zhuǎn)速為300、600 r/min的時(shí)間分別為3 、5 min，切割刀轉(zhuǎn)速600 r/min。獲得粒徑為0.097～0.45 mm的制粒產(chǎn)品，制粒后粒徑小于0.097 mm的顆粒占比低于15%。對(duì)制粒產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，干燥及

℃熱處理后磨損指數(shù)分別為8.54%、4.40%，表明經(jīng)過熱處理后顆粒的強(qiáng)度得到有效提升。制粒后產(chǎn)物在流態(tài)化氯化環(huán)境中仍能保持完整形態(tài)，氯化反應(yīng)30 min后，殘余物中TiO₂占比僅12.64%，氯化效果較好。

利用Zeiss Sigma 500掃描電子顯微鏡、Bruker能譜儀、AMICS自動(dòng)礦物分析系統(tǒng)和篩分、磨礦、磁選等手段對(duì)攀西某高鉻型釩鈦磁鐵礦開展了礦物特性及實(shí)驗(yàn)室拋尾選鐵試驗(yàn)。礦樣主要礦物為鈦磁鐵礦、透輝石、橄欖石、鈦鐵礦和角閃石等，脈石礦物與鈦鐵礦和鈦磁鐵礦嵌布關(guān)系復(fù)雜，鈦鐵礦與鈦磁鐵礦緊密共生，V和Cr賦存于鈦磁鐵礦，鈦磁鐵礦內(nèi)存在微米級(jí)客晶礦物，其限制了鐵精礦TFe品位提高和TiO₂含量降低。試樣采用濕式強(qiáng)磁選拋尾，效果良好，拋尾精礦需在較細(xì)粒度時(shí)才能實(shí)現(xiàn)鈦鐵礦與鈦磁鐵礦明顯解離和顯著分離，磨礦選鐵時(shí)V和Cr主要進(jìn)入弱磁精礦。試樣采用濕式強(qiáng)磁選預(yù)先拋尾-三段階段磨礦階段選鐵工藝，在磨礦細(xì)度?38 μm占97.58%時(shí)，獲得了TFe 57.06%、TiO₂ 11.07%、V₂O₅ 0.591%、Cr 1.10%的含鉻釩鈦鐵精礦，相對(duì)于原礦，TFe、TiO₂、V₂O₅、Cr的回收率分別為67.51%、38.66%、90.95%、87.55%。

堿激發(fā)膠凝材料跟傳統(tǒng)硅酸鹽水泥相比，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、投資少、能耗低、二氧化碳排放量低、礦渣利用率高等優(yōu)點(diǎn)。通過設(shè)計(jì)不同水灰比、堿激發(fā)劑及其用量，研發(fā)堿激發(fā)高鈦重礦渣膠凝材料，分析其力學(xué)性能，獲得了最優(yōu)的材料組成配比；同時(shí)結(jié)合XRD、SEM分析了其物相組成及微觀結(jié)構(gòu)，揭示了堿激發(fā)高鈦重礦渣膠凝材料水化產(chǎn)物及水化機(jī)理。主要結(jié)論如下：水玻璃激發(fā)效果明顯優(yōu)于氫氧化鈉，當(dāng)水灰比為0.32時(shí)，液體水玻璃含量為6%，模數(shù)為1時(shí)制備的堿激發(fā)高鈦重礦渣膠凝材料力學(xué)性能最優(yōu)，28 d抗壓強(qiáng)度可達(dá)13.5 MPa；物相及微觀形貌分析可知主要膠凝材料的水化產(chǎn)物為水化硅酸鈣，同時(shí)生成了少量的水鋁鈣石晶體。

氫氣以及富氫還原氣體的來源是制約氫能在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵，而化學(xué)鏈氣化技術(shù)可以制備高品質(zhì)的富氫還原氣體，其工藝成熟、成本低廉。載氧體是化學(xué)鏈氣化技術(shù)中重要的媒介，基于載氧體的性能和類型，綜述了化學(xué)鏈氣化技術(shù)中鐵基載氧體的應(yīng)用現(xiàn)狀，冶金固體廢棄物載氧體的制備和應(yīng)用，討論了冶金固廢載氧體耦合化學(xué)鏈氣化技術(shù)制備富氫還原氣體的可行性，并對(duì)冶金固廢載氧體在化學(xué)鏈氣化技術(shù)制備富氫還原氣體領(lǐng)域的研究趨勢(shì)和發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

釩鈦磁鐵礦是一種富含鐵、釩、鈦等多種金屬元素的特殊鐵礦資源。高爐冶煉釩鈦磁鐵礦技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但需要配加普通鐵精礦，造成爐渣中TiO₂含量低，難以進(jìn)行TiO₂的資源化回收。為了實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦的綜合利用，釩鈦磁鐵礦氣基豎爐直接還原-電爐熔分技術(shù)逐漸被認(rèn)為是回收鐵、釩、鈦的最有效技術(shù)。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全釩鈦磁鐵礦冶煉，不需要配加熔劑，可以獲得高TiO₂含量的爐渣，進(jìn)行爐渣中TiO₂的資源化利用。釩鈦磁鐵礦金屬化球團(tuán)電爐熔分過程中，為了將釩還原進(jìn)入鐵水，需要配加還原劑進(jìn)行深度還原，熔渣中的釩和鈦會(huì)競(jìng)爭(zhēng)還原。筆者進(jìn)行了熔渣中V₂O₅和TiO₂與碳還原反應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算，得到了TiO₂與C反應(yīng)生成TiC以及V₂O₅對(duì)TiC反應(yīng)的抑制關(guān)系。計(jì)算結(jié)果表明，在熔分溫度

℃以上，還原劑碳配加量足夠的條件下，釩鈦磁鐵礦金屬化球團(tuán)電爐熔分過程中不可避免會(huì)還原生成TiC，V₂O₅雖然可以抑制TiC的生成，但由于熔渣中TiO₂含量高、活度大，V₂O₅活度小，V₂O₅難以抑制TiC的生成。釩鈦磁鐵礦金屬化球團(tuán)電爐熔分仍然存在爐渣變稠，電爐排渣困難的問題。

采用釩鈦磁鐵礦精礦粉內(nèi)配蘭炭骨料與氫氣進(jìn)行協(xié)同還原的方式，探究了骨料量和還原溫度對(duì)釩鈦磁鐵礦氣基還原金屬化率以及抗壓強(qiáng)度的影響，并運(yùn)用X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）以及X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描（XCT）方法分析了還原產(chǎn)物物相、微觀形貌以及孔隙結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，在氫氣氣氛下內(nèi)配蘭炭還原可顯著提升釩鈦磁鐵礦的還原效果；在氮?dú)鈿夥障?，蘭炭并未將釩鈦磁鐵礦還原。內(nèi)配蘭炭的釩鈦磁鐵礦還原后，金屬鐵的XRD衍射峰增強(qiáng)，而碳的衍射峰降低。在內(nèi)配蘭炭還原后的試樣表面，蘭炭顆粒保存較好且附近孔隙較多，內(nèi)嵌蘭炭提高了試樣內(nèi)部的孔隙數(shù)量并增大了孔徑，促進(jìn)還原氣體深入試樣參與還原，從而提高了釩鈦磁鐵礦還原效果。

CaO-Al₂O₃-TiO₂基專用保護(hù)渣有效解決了ER70-Ti鋼生產(chǎn)中的鋼渣界面反應(yīng)嚴(yán)重的難題，但是否能形成合理結(jié)構(gòu)的液/固渣膜，對(duì)于進(jìn)一步提升鑄坯質(zhì)量意義重大。文中利用有限元軟件建立了ER70-Ti鋼連鑄結(jié)晶器傳熱模型及渣膜傳熱模型，分析了結(jié)晶器內(nèi)液/固渣膜沿拉坯方向的不均勻分布，并探討了拉速、澆注溫度等工藝參數(shù)對(duì)液態(tài)渣膜分布的影響。結(jié)果表明：在結(jié)晶器出口處，鑄坯側(cè)的渣膜溫度范圍為777.87～

℃；結(jié)晶器側(cè)渣膜溫度較低，為89.92～450.54 ℃。沿拉坯方向，液態(tài)渣膜的厚度逐漸減小，而固態(tài)渣膜厚度逐漸增加，最大厚度可達(dá)1.168 mm。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，拉速的提高有利于增大液態(tài)渣膜的厚度，拉速每提高0.2 m/min，液態(tài)潤(rùn)滑區(qū)的長(zhǎng)度平均可延長(zhǎng)40 mm。當(dāng)澆注溫度從

℃升高到

℃時(shí)，表面中心處液態(tài)渣膜厚度從0.252 mm增加到0.272 mm，結(jié)晶器出口處液態(tài)渣膜厚度從0 mm增加到0.036 mm。

探討了低堿度精煉渣系CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂中Al₂O₃含量對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，系統(tǒng)地分析了不同Al₂O₃含量對(duì)低堿度精煉渣系的微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，Al₂O₃含量的增加對(duì)體系的徑向分布函數(shù)、配位數(shù)和鍵角等無明顯影響，但顯著降低了體系的FO和NBO含量，強(qiáng)化了體系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此外，Al₂O₃含量的增加使渣系中元素的擴(kuò)散能力降低，擴(kuò)散能力的順序?yàn)镸g²⁺>Ca²⁺>Al³⁺>O^2?>Si⁴⁺。隨著Al₂O₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，渣系黏度逐漸增大，這與擴(kuò)散系數(shù)的變化趨勢(shì)相反。該結(jié)果建立了低堿度渣系結(jié)構(gòu)與性能之間的聯(lián)系，為非鋁脫氧工藝采用適合的低堿度渣提供了理論支撐。

為明晰硼砂作為氟替代物在含鈦無氟保護(hù)渣中的作用機(jī)制，選用含鈦高爐渣、石灰石、石英砂、純堿、毒重石和硼砂等工業(yè)礦物原料配制含鈦礦渣基無氟保護(hù)渣，采用分子動(dòng)力學(xué)模擬和拉曼光譜技術(shù)研究了熔渣的偏徑向分布函數(shù)、平均配位數(shù)、鍵角分布和結(jié)構(gòu)單元Qⁿ分布等結(jié)構(gòu)特征，并從熔渣微觀結(jié)構(gòu)層面解析了宏觀性能黏度隨硼砂含量變化的內(nèi)因。結(jié)果表明，隨硼砂含量的增加（4%～12%），含鈦礦渣基無氟保護(hù)渣的熔渣中Ca-O結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，低聚合度B-O結(jié)構(gòu)大量形成，∠Si-O-Si鍵角有序度降低，結(jié)構(gòu)單元Q⁰逐漸解聚轉(zhuǎn)化為Q¹和Q²，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜且整體聚合度減小，即在宏觀上表現(xiàn)為黏度性能下降；當(dāng)硼砂含量增加至8%以上時(shí)，含鈦礦渣基無氟保護(hù)渣降至低黏度水平并趨于穩(wěn)定。

鎳基高溫合金在熱加工過程中易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織演化行為，可以有效細(xì)化合金凝固過程形成的粗大柱狀晶組織，是調(diào)控高溫合金鍛件質(zhì)量的理論依據(jù)。采用C276鎳基高溫合金開展了高溫?zé)釅嚎s試驗(yàn)，研究了熱壓縮流變應(yīng)力曲線特征和微觀組織演化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了鎳基高溫合金熱變形動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的三維元胞自動(dòng)機(jī)模型。結(jié)果表明，鎳基高溫合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶對(duì)變形溫度、變形量及變形速率極為敏感，三維元胞自動(dòng)機(jī)模型可以表征動(dòng)態(tài)再結(jié)晶形核和晶粒生長(zhǎng)的三維空間微觀組織拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)演化特征，并計(jì)算動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程中的加工硬化、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶軟化等力學(xué)響應(yīng)特性。再結(jié)晶組織的三維空間組織拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析較二維空間表現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì)。該模型有助于進(jìn)一步理解鎳基高溫合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶演化行為，指導(dǎo)熱加工過程微觀組織的精確調(diào)控。

以噴霧造粒制備的MoNbTaW粉末為原料，通過射頻等離子體制備球形MoNbTaW難熔高熵合金粉末，研究了球化功率、載氣流量、鞘氣成分對(duì)粉末球化率的影響。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、激光粒度分析儀、霍爾流速計(jì)和納米壓痕測(cè)試系統(tǒng)分別對(duì)球化處理前后的粉末形貌、物相、粒度、流動(dòng)性和顯微硬度進(jìn)行了測(cè)試和分析。結(jié)果表明： 球磨后粉末未發(fā)生合金化，球化后粉末完全轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方相；等離子體功率由32 kW增大到40 kW，球化率提高，接近100%；載氣流量由1 L/min增加到4 L/min，球化粉末表面納米顆粒減少，更加光滑，球化率接近100%，而繼續(xù)增加到7 L/min，粉末出現(xiàn)未熔顆粒；在鞘氣中添加氫氣有助于提高球化率。球化處理后，粉末粒度分布變窄，振實(shí)密度由 2.00 g/cm³提高到8.33 g/cm³，松裝密度從1.43 g/cm³提升到7.24 g/cm³，霍爾流速（50 g計(jì)）由50.8 s提升至8.5 s，顯微硬度達(dá)到8.57 GPa 。

研究了用于921鋼材表面開展激光增材制造與修復(fù)的專用粉體及配套工藝。通過合理調(diào)控合金組分，利用氣霧化工藝，獲得尺寸均勻的球形霧化粉末；利用激光同軸送粉設(shè)備在921鋼基材上進(jìn)行增材制造，優(yōu)化工藝參數(shù)，可獲得力學(xué)性能匹配良好，無宏觀缺陷的熔覆層，實(shí)現(xiàn)對(duì)921鋼基材的增材與修復(fù)目的。經(jīng)測(cè)試，修復(fù)層力學(xué)性能滿足相關(guān)修復(fù)指標(biāo)要求，化學(xué)成分與設(shè)定保持一致，無開裂分層等缺陷，具備良好機(jī)加工性能，有助于實(shí)現(xiàn)大型海洋結(jié)構(gòu)的自主修復(fù)，提高服役可靠性。

利用DIL805A/D變形熱膨脹相變儀進(jìn)行試驗(yàn)，建立了釩微合金鋼不同變形溫度和應(yīng)變速率下的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型，并通過組織分析與模型對(duì)比的方式研究了釩微合金鋼晶內(nèi)鐵素體組織隨動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的變化規(guī)律。結(jié)果表明：釩微合金鋼的奧氏體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸對(duì)晶內(nèi)鐵素體相變具有一定影響，二者之間呈現(xiàn)拋物線關(guān)系。晶粒尺寸過大和較小均會(huì)造成晶界組織過度長(zhǎng)大，不利于晶內(nèi)鐵素體組織形核。當(dāng)奧氏體晶粒尺寸為40～50 μm時(shí)晶內(nèi)鐵素體形核能力最強(qiáng)，晶內(nèi)組織細(xì)化效果明顯。

測(cè)定了DP600 鋼的 CCT 曲線，在不同層流冷卻工藝下對(duì)該鋼進(jìn)行工業(yè)試生產(chǎn)，研究了冷卻速率、空冷溫度和卷取溫度對(duì)其組織性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)冷卻速率 ＜ 10 ℃/s 時(shí)，DP600 鋼發(fā)生珠光體相變；當(dāng)冷卻速率為 ≥10 ℃/s 時(shí)，DP600 鋼發(fā)生貝氏體相變；當(dāng)冷卻速率 ＞ 20 ℃/s 時(shí)，DP600 鋼發(fā)生馬氏體相變。隨著空冷溫度由 700 ℃ 降低到 620、500 ℃，試驗(yàn)鋼的顯微組織分別為鐵素體加馬氏體、珠光體、貝氏體，抗拉強(qiáng)度先降低后升高。隨著卷取溫度由 500 ℃ 降低到 200 ℃ 以下，試驗(yàn)鋼的組織由鐵素體加珠光體變?yōu)殍F素體加馬氏體，且卷取溫度低于100 ℃以下時(shí)，馬氏體呈條帶狀偏聚分布，進(jìn)而導(dǎo)致延伸率和冷彎性能不合格。空冷溫度 700 ℃、卷取溫度 200 ℃ 時(shí)，DP600 鋼的力學(xué)性能滿足要求，此時(shí)組織為75% 的鐵素體加 25% 的馬氏體，平均晶粒尺寸 （8.5 ± 0.3）μm，屈服強(qiáng)度 （397 ± 9）MPa，抗拉強(qiáng)度（ 659 ± 13）MPa，延伸率 27% ± 1.1%。

疲勞是高強(qiáng)鋼在服役過程中常見的失效形式之一，一旦發(fā)生將造成災(zāi)難性的事故。針對(duì)常用A100高強(qiáng)鋼的微觀組織以及在大氣中的高周疲勞壽命進(jìn)行相關(guān)研究，結(jié)果表明：A100高強(qiáng)鋼微觀組織主要由馬氏體束，厚度約8 nm的逆變奧氏體薄膜和直徑2～4 nm、長(zhǎng)約9～14 nm的棒狀M₂C碳化物構(gòu)成。在疲勞試驗(yàn)中，隨著應(yīng)力降低，微觀組織中亞晶界數(shù)量增多，板條塊界的數(shù)量顯著減少，馬氏體組織拉長(zhǎng)。同時(shí)，擬合獲得了疲勞壽命與應(yīng)力水平的關(guān)系：lgN=7.54?1.29lg(S_max-953.06)。

海水淡化是解決沿海地區(qū)淡水不足、內(nèi)陸地區(qū)水質(zhì)退化、工業(yè)生產(chǎn)升級(jí)轉(zhuǎn)型，促進(jìn)水資源、水生態(tài)、水環(huán)境融合發(fā)展的有效技術(shù)手段。反滲透海水淡化技術(shù)憑借配置靈活、投資和產(chǎn)水能耗低等特點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外海水淡化市場(chǎng)的主流技術(shù)。然而，在苛刻環(huán)境下處理強(qiáng)腐蝕性海水，反滲透海水淡化裝備材料面臨較高的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。而且，海水鹽度、環(huán)境溫度升高和余氯殘留加劇了奧氏體不銹鋼的點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕現(xiàn)象。在調(diào)研國(guó)內(nèi)外工程經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，總結(jié)了反滲透海水淡化在不同操作條件下的工程裝備常規(guī)選材模式，分析了在部分極端環(huán)境下高壓管路系統(tǒng)的材料腐蝕機(jī)理與防護(hù)策略。通過長(zhǎng)期應(yīng)用考察，證明了鈦制高壓管路系統(tǒng)可有效避免在強(qiáng)海水腐蝕環(huán)境下的材料點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕問題，適合在我國(guó)南部海域以及中東、北非、南亞等地區(qū)推廣應(yīng)用。