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2024年中國鈦工業發展報告

安仲生, 趙巍

2025, 46(3): 1-8. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.001

摘要(825) HTML (144) PDF(151)

摘要:
基于2024年我國鈦工業全產業鏈數據，系統分析了鈦精礦、海綿鈦、鈦錠、鈦材等產品的產能、產量、應用及進出口動態，總結行業發展特征，揭示核心矛盾，并提出了針對性的建議，為產業優化升級提供參考。

2024年中國鈦白粉行業的現狀及發展

畢勝

2025, 46(3): 9-11. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.002

摘要(252) HTML (178) PDF(31)

摘要:
系統分析了2024年中國鈦白粉行業運行態勢，數據顯示全行業總產量達476.6萬t（同比增長14.57%），但產能利用率僅80.8%，呈現產能過剩。金紅石型產品占比85%，市場表觀需求量295.8萬t，出口量創190萬t新高。行業面臨雙重挑戰：一方面新增產能持續釋放（預計2025年達730~740萬t/年），加劇國內外市場競爭；另一方面鈦礦原料供應趨緊，特別是沸騰氯化法所需高品位鈦原料（TiO₂≥92%）嚴重依賴進口。針對行業同質化競爭、品牌效應不足等問題，提出強化品牌建設、推進供給側結構性改革、加速產業整合等建議，以推動中國從鈦白粉生產大國向質量強國轉型。

釩渣高效提取冶金：機械活化強化鈉化提釩技術

譙露, 向俊一, 黃青云, 李蘭杰, 呂學偉

2025, 46(3): 12-17. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.003

摘要(333) HTML (77) PDF(34)

摘要:
針對釩渣鈉化焙燒-水浸提釩工藝一次焙燒轉化率低、高溫回轉窯結圈等技術難題，提出了機械活化-造球協同預處理強化釩渣提釩技術。通過高能球磨活化促進釩渣物相解離與微觀結構調控，提升其反應活性，并通過造球工藝改善原料傳熱均勻性與氧化速率，提高回轉窯處理效率。采用XRD、激光粒度分析和BET比表面積等測定手段，系統分析了活化前后釩渣的物理化學性質及焙燒轉浸變化規律。結果表明，機械活化會導致晶格畸變引起衍射峰寬化，且將釩渣平均粒徑從43.035 μm降至7.627 μm，比表面積從0.725 m²/g升至2.514 m²/g；機械活化可顯著提高釩渣混料球團的下落強度與抗壓強度；釩渣最佳焙燒溫度降低50 ℃，一次焙燒釩浸出率達到95.38%。新技術在低溫下實現了釩收率提高，有效避免了回轉窯結圈，是一種高效提釩技術。

基于磷酸鹽輔助浸出的石煤短流程提釩工藝研究

朱振洲, 吳金朋, 高晨龍, 王偉, 焦樹強

2025, 46(3): 18-24. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.004

摘要(183) HTML (64) PDF(16)

摘要:
針對湖北某石煤釩礦的礦相分析及傳統處理流程，開發了一種磷酸鹽輔助浸出的短流程提釩工藝，采用硫酸熟化—磷酸鹽輔助浸出—溶劑萃取—氨水沉釩提釩工藝進行了提釩試驗。研究了水浸pH、磷鐵摩爾比、浸出時間、浸出溫度對釩、鐵浸出率的影響。結果表明，將粒度小于0.074 mm的原料在200 ℃和濃硫酸用量0.15 mL/g的條件下熟化2 h得到熟化樣品，該熟化樣品在水浸pH值2.5、磷鐵摩爾比1.5:1、浸出時間1 h、浸出溫度70 ℃的試驗條件下，釩的浸出率可達93.44%，鐵的浸出率為38.19%。采用P204萃取-硫酸反萃進行2段萃取-反萃，結合氨水沉釩工藝，成功制備出純度大于99%的粉狀五氧化二釩產品。該工藝提高了釩的浸出率，為石煤提釩提供了新的技術路線。

鋁熱還原FeV50合金雜質成分預測及控制研究

余彬, 葉明峰, 王寧, 黃云, 高雷章, 尹丹鳳, 陳海軍

2025, 46(3): 25-31. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.005

摘要(164) HTML (71) PDF(20)

摘要:
分析了鋁熱還原FeV50合金制備過程典型雜質元素的熱力學行為及其賦存狀態，考察了特定熔渣特性條件下雜質元素在熔渣和合金中的分配規律，制定了原料雜質元素的控制標準。結果表明：鋁熱還原體系典型雜質元素遷移及其賦存狀態與熔煉階段和熔渣特性相關。鋁熱還原過程中，Fe、Mn、Si、C、P、S等弱還原性雜質元素在熱力學上具有被金屬鋁還原并進入合金相的可行性，還原后的Fe、Mn、Si元素以單質形式存在，而C、P、S則可能與合金基體元素V和Fe反應生成VC、Fe₃P和FeS。鋁熱反應結束后，合金中非金屬雜質逐漸向熔渣擴散，其擴散能力主要由熔渣特性決定。在以釩氧化物還原為主導的特定熔渣組成條件下，Si、Mn、C、P和S在合金中的平均分配系數分別為76.9%、89.7%、255.0%、87.6%和28.7%，對應滿足FeV50-A標準要求的單位原料雜質控制上限分別為4.0%、1.0%、0.6%、0.13%和0.12%。

蘭炭和焦粉還原活性對比及在含鈦高爐渣碳化過程的應用

路瑞芳, 邱淑興, 趙青娥, 呂學明, 黃家旭, 劉亞東

2025, 46(3): 32-40. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.006

摘要(157) HTML (87) PDF(10)

摘要:
在含鈦高爐渣“高溫碳化-低溫氯化”提鈦工藝中，高溫碳化是關鍵且重要的工藝環節。高溫碳化過程采用的碳質還原劑直接影響著該工序的成本和高爐渣中二氧化鈦的碳化率，選取更加優質廉價的碳質還原劑是高溫碳化工序提質降本的重要手段之一。研究選取蘭炭和焦粉進行對比，通過研磨篩分獲得不同粒徑范圍的碳質還原劑，并采用X-射線衍射儀、熱重分析儀、比表面積分析儀等研究了蘭炭和焦粉還原活性的差異，提出了與產線當前應用焦粉達到相同還原反應活性時蘭炭對應的粒徑控制范圍，并進行了工業應用試驗。結果表明，蘭炭較焦粉石墨化度弱，在轉化率0.3～0.8的范圍內平均活化能低，粒徑在0.150 mm以上比表面積大，導致蘭炭反應活性高于焦粉。基于此提出了蘭炭的粒徑應在1～2 mm和0.150～1 mm的區間內進行協同控制，工業試驗結果表明，按照此范圍控制的蘭炭應用于含鈦高爐渣高溫碳化過程，噸渣冶煉電耗和碳化率均與當前使用粒徑分布的焦粉達到相同控制水平。

TC21鈦合金與G50鋼的超高強擴散焊接頭組織與性能研究

劉姣, 成培鑫, 席錦會

2025, 46(3): 41-44, 52. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.007

摘要(259) HTML (109) PDF(23)

摘要:
使用改進的真空擴散焊接方法制備了TC21鈦合金及G50高強鋼的超高強擴散焊接頭。在剛性模具約束下，以V/Cu為過渡層，在915 ℃保溫60 min進行焊接，焊接壓力為20 MPa。與傳統擴散焊工藝不同，待焊件接頭處于三向壓應力狀態，使焊接界面處金屬塑性流動及元素擴散更充分，可有效消除界面孔洞、微孔等缺陷，所制備的接頭抗拉強度達752 MPa，為目前研究報道的鈦鋼接頭強度最高值。界面分析顯示，TC21/V、V/Cu界面處無析出相，Cu/G50界面處析出富鐵相，拉伸時接頭從富鐵相處斷裂。

預應變和熱處理對Ti6321合金變形行為的影響

尹艷超

2025, 46(3): 45-52. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.008

摘要(143) HTML (59) PDF(11)

摘要:
對Ti6321合金進行預拉伸，研究預變形對其后續變形行為的影響；另外對預變形后Ti6321合金進行熱處理，并與未處理預變形Ti6321進行了對比分析。結果表明，試樣經過預拉伸后，其壓縮屈服強度降低，降低幅度隨著預拉伸塑性應變量的增大先增大后趨于穩定。預拉伸試樣經熱處理后再反向加載，其壓縮屈服強度得到一定程度恢復，且高于未經熱處理預拉伸試樣的壓縮屈服強度，壓縮屈服強度回復幅度隨著熱處理溫度升高而增大。Ti6321合金產生包申格效應的機制為微區非均勻塑性變形過程中殘余應力的長程效應與位錯運動過程中阻力變化的短程效應共同作用的結果，且前者為主要原因。預變形試樣在熱處理保溫過程中位錯組態發生變化，形成亞晶等使位錯密度減小、位錯塞積程度降低；另一方面高溫下位錯發生攀移，進而產生應力松弛，晶粒間的附加應力降低，微區殘余應力減小，二者共同作用下使預變形態Ti6321合金反向承載能力得到回復，包申格效應減弱。

不同熱處理溫度對TA16棒材顯微組織和力學性能的影響

范玉婷, 彭力, 李京懋, 秦海旭

2025, 46(3): 53-59. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.009

摘要(171) HTML (81) PDF(12)

摘要:
研究了熱處理溫度對?230 mm的TA16棒材微觀組織、織構和力學性能的影響。結果表明：鍛棒橫縱向樣原始組織為拉長的變形等軸組織，大晶粒內部分布著孿晶，橫向樣抗拉強度、屈服強度高于縱向樣；隨著退火溫度的升高，橫縱向樣組織由拉長的變形晶粒逐漸趨于等軸化；原始鍛態{10-12}拉伸孿晶含量最多，且隨著熱處理溫度的升高，{10-12}拉伸孿晶在逐漸減少，當熱處理溫度升高至800 ℃時，孿晶完全消失，再結晶晶粒逐漸長大；原始鍛態織構主要集中在{0001}//RD取向，與ND有一定夾角，當熱處理溫度升高至750 ℃時，織構強度降低，織構類型發生變化，集中在{0001}//ND取向，且與RD有一定夾角；且隨著熱處理溫度的升高，橫縱向樣的抗拉強度、屈服強度、屈強比整體均呈下降趨勢，延伸率逐漸升高。

再結晶退火對TA1電子束焊接頭組織和性能的影響

鄧健, 白威, 陸鑫, 李超

2025, 46(3): 60-64. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.010

摘要(168) HTML (104) PDF(7)

摘要:
對30 mm厚TA1真空電子束焊接試板開展了再結晶退火。通過對接頭開展金相組織檢驗、拉伸、沖擊試驗，研究不同再結晶退火工藝對接頭微觀組織及力學性能的影響。結果表明：相較于組織為等軸α相的母材，高硬度鋸齒α相和針狀α'相的生成使對應的焊態下接頭和900 ℃×2 h再結晶退火工藝下接頭的屈服強度和抗拉強度提升，但隨之而來的是接頭塑性（即斷后伸長率）和韌性（即沖擊功）的大幅下降。母材具有的等軸α相以及700 ℃×2 h和800 ℃×2 h再結晶退火工藝下獲得的近似等軸α相有利于提升韌性和塑性，使母材及對應工藝下的接頭表現出了具有較高的塑性和韌性；800 ℃×2 h退火工藝下接頭的強度與韌性獲得最佳匹配。

鈦鎳基超彈性合金作為油井管密封材料的可行性研究

王新虎, 王鵬

2025, 46(3): 65-69. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.011

摘要(152) HTML (73) PDF(8)

摘要:
針對目前特殊螺紋接頭不能有效確保油井管的密封問題，選取Ti-56Ni以及Ti-55.5Ni-0.5V形狀記憶合金，經過鍛造及不同溫度水淬處理，進行拉伸加載與卸載試驗，循環壓縮加載與卸載試驗。結果表明，合金的拉伸與壓縮彈性應變量可以達到5%以上，表現出良好的超彈性，證明Ti-56Ni以及Ti-55.5Ni-0.5V鈦鎳基超彈性合金可以用做機械設備的密封材料，為密封技術發展及鈦鎳基形狀記憶合金應用提供了新方向。

NiTi形狀記憶合金分子動力學模擬研究進展

鄧玲麗, 高海根, 趙相瑜

2025, 46(3): 70-80. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.012

摘要(155) HTML (71) PDF(9)

摘要:
分子動力學技術作為一種精確高效的原子尺度材料微觀結構和組織研究方法，在降低研發成本的同時，對試驗研究具有指導意義，可在一定程度上彌補NiTi合金研究中因分析技術滯后而導致的試驗數據不足和理論解釋困難等問題。首先概述了NiTi合金的形狀記憶效應和超彈性特性，介紹了分子動力學的基本原理和模擬NiTi合金的常用勢函數，然后重點介紹了分子動力學模擬在研究NiTi 合金力學行為和相變方面的應用現狀，包括晶粒尺寸、孔隙率、非晶相、Ni含量等因素對其性能的影響，凸顯了分子動力學方法在研究NiTi形狀記憶合金中的優勢。使用分子動力學技術模擬不同參數對性能的影響，可指導試驗研究，針對性地改進材料制備工藝，提高材料的形狀記憶效應、超彈性和耐磨損性等性能，推動新型高性能NiTi合金材料的開發和應用。

雙碳背景下轉爐鋼渣還原提質技術的研究現狀及展望

胡巖卓, 申振中, 韓少慧, 李晨曉, 姚鑫, 王書桓

2025, 46(3): 81-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.013

摘要(232) HTML (108) PDF(20)

摘要:
鋼鐵行業作為高能耗、高碳排放領域，其降碳路徑對實現“雙碳”目標至關重要。轉爐鋼渣富含Fe、P、V等有價元素且攜帶高熱值余熱，其高效利用是鋼鐵行業降本增效的關鍵。系統解析了轉爐渣的產排特征與多相組成，綜述分選法、碳熱還原、熔融還原等提鐵技術，熔融改質與濕法酸浸提磷工藝，以及釩、錳等合金元素的高溫還原與濕法提取路徑，同時探討了高能級鋼渣余熱回收技術進展。研究表明：現有技術雖已實現工業化應用，但仍面臨能量損耗高（余熱利用率僅30%）、元素提取效率低、環境二次污染等問題。提出，未來應聚焦復合還原體系構建、有機/無機酸協同浸出、熔融改質-余熱回收耦合等方向，為鋼鐵工業節能減排提供了關鍵技術支撐。

高爐渣水射流粒化特性模擬研究

武新晨, 樓國鋒, 肖永力, 馮鵬博

2025, 46(3): 92-99. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.014

摘要(184) HTML (112) PDF(9)

摘要:
鑒于常規的氣淬粒化工藝可能存在的問題（如耗氣量大等），擬采用水流作為粒化介質，開展高速水射流作用下熔渣粒化過程的數值模擬研究。研究利用VOF-to-DPM模型計算水射流熔渣粒化過程和熔渣粒徑分布，并探究水流速度、熔渣速度、黏度等粒化條件對平均粒徑等粒化結果的影響。結果表明：隨著水流速度的增大，粒化后熔渣平均粒徑減小，當水流速度達到30 m/s時，在所研究的參數條件下，基本不存在4 mm以上的大顆粒；當熔渣速度增加時，若水流厚度充足，對粒化效果和粒徑分布影響很小；若水流厚度不足，則會出現未破碎熔渣直接下落的現象。為保證水流量充足，水渣比應達到2.2∶1；當熔渣黏度增加時，熔渣破碎效果變差，粒徑分布和平均粒徑明顯增加。

水力旋流法富集回收某高鋅高爐灰中的鋅

楊珍, 王曉東, 任世磊, 皇甫林, 曾冠武, 張小龍, 林剛

2025, 46(3): 100-106. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.015

摘要(147) HTML (79) PDF(9)

摘要:
為了充分回收利用高爐灰中的有價元素，通過對四川某鋼鐵企業釩鈦磁鐵礦煉鐵所產高鋅高爐灰的理化性質進行分析，提出采用水力旋流法對該高爐灰中的鋅進行富集/回收，重點考察了給料質量濃度、沉砂嘴直徑等關鍵參數對鋅富集/回收效果的影響，并進一步開展了200 kg級規模的高爐灰擴大試驗進行驗證。結果顯示：鋅回收率隨給料質量濃度的增大而略有增大，隨沉砂嘴直徑的減小而顯著增大，鋅品位的富集比變化趨勢則與鋅回收率相反。在給料質量濃度15%～20%、沉砂嘴直徑為14～18 mm、深度回收鋅級數3的條件下，總鋅回收率可達97%左右，第一級的鋅富集比可達2.4倍左右，第三級貧鋅高爐灰鋅品位可降低至0.8%左右。擴大試驗結果表明，高爐灰總鋅回收率為96%，第一級水力旋流富鋅高爐灰鋅品位可達26%，第三級貧鋅高爐灰鋅含量可降至1%以下，滿足作為煉鐵原料回用的需求。此項研究有望為高鋅高爐灰的資源化高效利用提供數據支撐。

基于連鑄旋流井沉泥資源化利用的鐵水預脫磷劑研究開發

楊光, 李海強, 賈吉祥, 王海偉, 顧洪飛

2025, 46(3): 107-111. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.016

摘要(166) HTML (100) PDF(9)

摘要:
為了利用連鑄旋流井沉泥開發鐵水預脫磷劑以期實現沉泥的資源化，基于連鑄旋流井沉泥的成分分析及脫磷熱力學計算，配制了w(CaO)：w(沉泥)=0、7%、14%、20%、25%、30%的預脫磷劑，進行了熔化性能測定及脫磷效果評價試驗。結果表明，連鑄旋流井沉泥中（Fe₂O₃+FeO）含量較高、堿度為0.86，其作為配制脫磷劑的基料在熱力學上可行。隨著CaO配加比例由0增加至30%，脫磷劑的熔點先降低后升高，熔速先增大后減小，當w(CaO)：w(沉泥)=20%時，脫磷劑熔點最低，熔速最快。隨著CaO配加比例由14%增加至25%，渣劑的脫磷率先上升后下降，金屬Fe回收率逐漸增加，當w(CaO)：w(沉泥)=20%時，脫磷率和Fe回收率分別為73.6%和86.76%，可同時實現深度脫磷和鐵元素高效回收。

高爐高富氧與全氧富氫氣氛對釩鈦混合爐料軟熔行為的影響研究

陳茅, 陳布新, 馬凱輝, 唐文博, 劉凌嶺, 扈玫瓏

2025, 46(3): 112-121. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.017

摘要(296) HTML (109) PDF(32)

摘要:
探討了高爐富氧、全氧及全氧富氫氣氛對釩鈦磁鐵礦混合爐料軟熔性能、透氣性及氣體利用率的影響規律。結果表明，高爐富氧氣氛下，爐料軟化開始溫度下降，軟化結束溫度、熔化開始溫度、滴落溫度升高，軟化區間、熔化區間變寬，但透氣性指數下降，氣體利用率降低；全氧富氫氣氛條件下，通過引入H₂，爐料軟化開始溫度、軟化結束溫度、熔化開始溫度升高，軟化區間變寬，熔化區間變窄，透氣性能進一步得到改善，H₂利用率增加。進一步研究表明，還原氣體成分的變化對爐渣和鐵水的化學成分產生了重要影響，富氧氣氛下爐渣中Ti(C,N)含量顯著降低，全氧富氫氣氛下爐渣中TiC含量及鐵水中[Si]、[Ti]、[V]含量均顯著提高。研究為釩鈦礦高爐冶煉過程中的綠色低碳技術提供了理論依據，為提高釩鈦磁鐵礦高爐冶煉效率并減少碳排放提供了重要的基礎試驗支持。

20CrMnTi齒輪鋼中夾雜物演變及鋼液潔凈度提升研究

李海濤, 高放, 李昊哲, 李立凱, 張小華, 顧超, 包燕平

2025, 46(3): 122-131. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.018

摘要(125) HTML (68) PDF(11)

摘要:
以國內某廠20CrMnTi齒輪鋼為研究對象，通過全流程取樣分析了鋼液潔凈度提升的限制性環節，并提出以下兩項優化措施：①基于FactSage7.2計算了精煉渣堿度和鈣鋁比對CaO和Al₂O₃活度的影響，綜合考慮渣系的低溫液相區，確定了目標精煉渣系范圍：堿度=4～6，w(SiO₂)=9%～13.5%，w(Al₂O₃)= 22.5%～31.5%，w(Fe₂O₃+MnO)＜1%；②基于鈣處理過量的現狀，依托熱力學數據庫搭建了精準鈣處理計算模型，并設計了人機交互界面。工業試驗數據顯示，在優化渣系和減少鈣處理量的情況下，冶煉過程中的夾雜物數量顯著減少，鑄坯中夾雜物數量比原工藝降低56.3%。

基于數值模擬與水模擬的控流裝置對大型雙流中間包流場的影響

楊澤宇, 楊健, 趙宇航, 李贇通

2025, 46(3): 132-139, 148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.019

摘要(116) HTML (66) PDF(6)

摘要:
為研究控流裝置對某鋼廠78 t大型雙流對稱中間包內鋼液流場的影響規律，采用數值模擬計算與水模擬試驗相結合的方法研究了不同的控流裝置變化的影響。在歐拉-歐拉框架下對原始條件中間包1∶1建模，研究了有無壩孔、壩與長水口間距、堰與長水口間距、湍流抑制器高度、堰距中間包底部間距和壩高度對雙流中間包內鋼液流場的影響。結果表明：隨著湍流抑制器高度加大，堰距中間包底部間距減小，中間包鋼液平均停留時間顯著增加，死區體積分數顯著減小。另外，壩無孔可有效抑制短路流的發展，延長鋼液的流動距離，增加平均停留時間。增大壩與長水口的間距，平均停留時間先增大后減小；增大堰與長水口的間距，通過壩孔直接流向出鋼口的短路流得到發展，平均停留時間呈減小趨勢。

混合稀土對18MnCr石油套管鋼中夾雜物的影響

孟宇翔, 田嘉治, 張玉玲, 鄧敘燕, 高輝, 田青超

2025, 46(3): 140-148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.020

摘要(141) HTML (112) PDF(9)

摘要:
為了研究稀土RE在煉鋼及連鑄過程的含量及稀土在夾雜物中分布的變化，通過電弧爐熔煉制備了18MnCrRE鋼。經爐外精煉及真空脫氣（VD）后在鋼液中添加混合稀土（La和Ce），之后連鑄制坯以及熱軋制管。采用光譜儀、金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡對試驗過程中鋼樣內稀土質量分數和分布等進行了檢測分析。結果表明，加入稀土后，稀土質量分數在VD爐和中間包鋼水中的衰減特征相似。稀土對夾雜物的改性變形作用體現在以原有夾雜物為質點在其周圍富集稀土夾雜物，連鑄時鋼液中的稀土夾雜物易于聚集而串聯在一起；軋制后稀土夾雜物以圓球狀顆粒存在，變形性能較好的稀土氧硫化物實現了對硬質夾雜物Al₂O₃等的包裹與改性。

含硼鋼連鑄冷卻過程氮化物競爭析出規律

張浩浩, 何春, 高琦, 吳嬌, 龍儼麗, 張晏銘, 龍木軍, 陳登福

2025, 46(3): 149-156. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.021

摘要(147) HTML (101) PDF(9)

摘要:
含硼鋼連鑄冷卻過程中BN析出不僅會減少鋼中有效硼含量，削弱硼合金化的有益效果，而且還會導致鑄坯裂紋敏感性增強。探明氮化物的競爭析出規律對含硼鋼連鑄冷卻過程BN析出相的精準調控具有重要的意義。針對含硼鋼連鑄冷卻過程，通過熱力學計算研究了BN、TiN、AlN間的競爭析出行為，并探究了鋼中Ti、Al、N含量對BN析出抑制效果的影響規律。結果表明，隨著鋼中Ti、Al含量增高，TiN、AlN析出時機提前，增大到一定程度時TiN、AlN會先于BN析出，從而抑制BN析出；進一步提高鋼中Ti、Al含量，最終使得BN完全不析出；相較于Al元素，通過調節鋼中Ti元素含量來調控BN析出行為更為經濟可靠；抑制BN完全不析出的臨界鈦添加量與鋼中硼、氮元素含量的關系式為：${w_{{\text{Ti(no BN)}}}} = \left( {3.3{w_{\text{N}}} + 3.22} \right){w_{\text{B}}} + 3.36{w_{\text{N}}}$，臨界鈦添加量$ {w_{{\text{Ti(no BN)}}}} $隨鋼中氮、硼元素含量的增大而增大。研究結果為含硼鋼成分設計和連鑄坯質量控制提供了重要的理論依據。

高溫高應變率下GH4169合金本構模型的構建

張繼林, 唐林虎, 馬富榮, 李忠林, 哈金福

2025, 46(3): 157-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.022

摘要(189) HTML (102) PDF(7)

摘要:
利用萬能試驗機（UTM5305）和霍普金森動態試驗裝置（ALT 1000）對GH4169合金分別進行準靜態壓縮試驗和動態沖擊試驗，獲得常溫下應變率為0.001、0.003、0.1 s^?1的準靜態試驗數據；以及溫度為25、600、750、900 ℃和應變率為1500、2500、3500、4500 s^?1的動態試驗數據，構建了Johnson-Cook（JC）本構模型及其修正模型。研究顯示，材料的塑性硬化、熱軟化和速率敏感性都得到了體現，尤其在溫度升至900 ℃時，軟化效應尤為突出；原始JC本構方程的相關系數（r）為0.9147，決定系數（R²）為0.7422，平均相對誤差（AARE）為14.53%，修正后的JC本構方程相關系數（r）提高至0.9444，決定系數（R²）提高至0.8867，平均相對誤差（AARE）下降至10.77%，相較原始JC本構模型在預測精度和可靠性方面有顯著提升，能夠可靠正確描述材料的應力-應變行為。

退火對室溫與液氮溫度軋制后CrCoNi中熵合金組織與力學性能影響

陳今良, 金學元, 易健宏

2025, 46(3): 167-173, 204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.023

摘要(179) HTML (92) PDF(7)

摘要:
將鑄態CrCoNi中熵合金分別在室溫與液氮溫度下軋制變形，隨后分別采用中低溫短時間退火工藝處理，對比室溫軋制+退火、液氮溫度軋制+退火對合金強塑性改善差異。結果表明：當退火參數為700 ℃/30 min時，兩種軋制條件下合金的屈服強度均遠高于1000 MPa，且LNTR-700 ℃試樣的斷裂延伸率維持在26.2%，遠高于現有文獻報道中同等參數退火態的強度和塑性值；當退火參數為800 ℃/30 min時，RTR-800 ℃合金的抗拉強度為987 MPa，斷裂延伸率為37.2%，而LNTR-800 ℃試樣的抗拉強度為947 MPa，斷裂延伸率達到58%。即相比于室溫軋制+退火，采用液氮溫度軋制+退火工藝，對CrCoNi中熵合金的強塑性改善更為顯著，原因是液氮溫度軋制+退火后晶粒更為細小，形成更為明顯的異質晶粒結構。

摻釔對熔鹽電解制備CoCrFeNi高熵合金組織和力學性能的影響

胡蒙均, 楊皓, 羅翔宇, 溫良英, 扈玫瓏

2025, 46(3): 174-179. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.024

摘要(161) HTML (92) PDF(9)

摘要:
采用熔鹽電解混合氧化物直接固相脫氧制備CoCrFeNi高熵合金，并對稀土元素釔（Y）摻雜對CoCrFeNi高熵合金的物相、組織及力學性能的影響進行了系統研究。結果表明，可通過電解混合金屬氧化物直接固相脫氧制備CoCrFeNi高熵合金，Y元素摻雜可直接以Y₂O₃的形態與主體氧化物混合后脫氧并實現元素摻雜，但該工藝制備過程會形成一定量Cr₇C₃相。適量Y摻雜可有效提升CoCrFeNi高熵合金的力學性能，當Y添加量達到5%后，高熵合金的顯微硬度（HV）為399，比未添加Y的CoCrFeNi 高熵合金的硬度提升了58.3%。當Y添加量為1%時CoCrFeNi 高熵合金的抗拉強度提升10.7 %，斷裂伸長率增加了5倍。

時效處理對馬氏體時效不銹鋼組織與拉伸性能的影響

孫悅, 鄭淮北, 盛振東, 王英虎, 劉德學, 王斌, 張鵬

2025, 46(3): 180-186. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.025

摘要(157) HTML (97) PDF(9)

摘要:
采用金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡及拉伸試驗機等研究了不同時效處理高鈦馬氏體時效不銹鋼的微觀組織與拉伸行為。結果表明，不同時效處理高鈦馬氏體時效不銹鋼的組織為馬氏體和少量奧氏體，在馬氏體基體內存在大量納米級Ni₃Ti析出相；1050-480、1050-500、1050-530和1050-550樣品中Ni₃Ti析出相長度分別為11.5、7.9、15.9 nm和33.1 nm，寬度分別為2.8、2.8、4.3 nm和7.8 nm。隨析出相尺寸的增大，析出相分布逐漸變得稀疏，高鈦馬氏體時效不銹鋼拉伸強度逐漸降低，塑性逐漸增大，拉伸斷裂特征從脆性解理斷裂向韌性韌窩斷裂轉變。

2300 MPa級含釩低合金鋼超細組織制備及性能研究

龍威, 鄺振越, 李國陽, 吳桂林, 陳文雄, 蔣琪

2025, 46(3): 187-194. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.026

摘要(176) HTML (90) PDF(15)

摘要:
通過常規熱軋和高溫退火+冷軋制備了兩種不同的初始組織，研究了初始組織對奧氏體化淬火后微觀組織和力學性能的影響規律。結果表明，常規熱軋樣品淬火組織較為粗大，而高溫退火+冷軋由于在淬火前引入了更多的晶界、更高密度的滲碳體、VC和位錯缺陷，實現了淬火組織的顯著細化。熱軋樣品和冷軋樣品均可以實現較高的強度和塑性匹配，但冷軋樣品由于更為細化的組織，其強度和塑性更為優異。冷軋樣品可以在實現2384 MPa超高抗拉強度的同時獲得14.0%的超高總伸長率，強塑積可達到33.4 GPa·%。

4130X鋼Ⅰ-Ⅱ復合型疲勞裂紋擴展行為研究

晁龍, 秦晨, 陳凡, 曹文紅, 黃國明, 夏明, 周昌玉, 賀小華

2025, 46(3): 195-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.027

摘要(180) HTML (91) PDF(8)

摘要:
為探究4130X鋼Ⅰ-Ⅱ復合型疲勞裂紋擴展規律，采用緊湊拉伸剪切（CTS）試樣，開展不同加載角度、應力比下的試驗及有限元分析（FEM）。結果表明：裂紋擴展路徑不受應力比R的影響，隨加載角度β的增大產生較大的偏轉角度，起裂擴展角符合最大周向應力（MTS）準則；疲勞裂紋擴展速率(FCGR)隨應力比R的增大而增快，隨著加載角度β的增加而降低；裂紋尖端的塑性區形態會隨加載角度而發生變化，塑性應變能在擴展過程中逐漸累積；斷口形貌特征表明，應力比R和加載角度β會對斷口處的疲勞輝紋以及二次裂紋產生明顯的影響。

留言板

2025年第46卷第3期

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