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張旭, 向俊一, 申彪, 何文藝, 韋林森, 呂學(xué)偉

2025, 46(4): 1-7. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.001

摘要(196) HTML (56) PDF(35)

摘要:
鈣化工藝是一種相對清潔的釩渣提釩技術(shù)，但在釩收率、產(chǎn)品指標(biāo)等方面仍有進(jìn)一步提升空間。筆者團(tuán)隊原創(chuàng)性開發(fā)的鈣鎂復(fù)合提釩工藝通過離子協(xié)同效應(yīng)，同時實現(xiàn)了釩回收率提升、雜質(zhì)溶出率降低和尾渣減量的效果。文中闡述了鈣鎂復(fù)合對釩渣提釩工藝全流程的綜合影響，鈣鎂復(fù)合焙燒后釩渣焙燒熟料中的主要含釩物相由Ca₂V₂O₇、Mn₂V₂O₇轉(zhuǎn)變?yōu)镃a₂V₂O₇、Mn₂V₂O₇、Mg₂V₂O₇和Ca₅Mg₄V₆O₂₄；復(fù)合焙燒產(chǎn)物酸浸后釩浸出率提升約5%，Ca、P等雜質(zhì)元素溶出率降低；釩浸出液銨鹽沉釩率達(dá)99.5%，氧化釩產(chǎn)品純度達(dá)99.8%；沉釩廢水經(jīng)石灰中和處理后可完全回用，且不影響原工藝順行。

朝陽地區(qū)鈦渣鈉化焙燒過程工藝參數(shù)研究

閆家棋, 趙亮, 董輝, 馮軍勝

2025, 46(4): 8-17. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.002

摘要(81) HTML (25) PDF(13)

摘要:
利用鈉化焙燒工藝對朝陽地區(qū)鈦渣進(jìn)行提質(zhì)處理，對高溫下熔融碳酸鈉與鈦渣反應(yīng)的控制環(huán)節(jié)和活化能進(jìn)行分析計算，對焙燒過程的工藝參數(shù)，如焙燒溫度、時間以及堿渣比的影響效果進(jìn)行研究。動力學(xué)分析表明，焙燒過程的控制性環(huán)節(jié)為反應(yīng)物在固體產(chǎn)物層中的內(nèi)擴(kuò)散，反應(yīng)活化能為50.13 kJ/mol。吉布斯自由能隨溫度變化情況表明在溫度高于900 ℃時反應(yīng)基本均可發(fā)生；轉(zhuǎn)化率隨時間變化情況表明在1 h后反應(yīng)基本完成。通過分析各參數(shù)對焙燒過程的影響效果，最終確定焙燒溫度900 ℃，碳酸鈉與鈦渣質(zhì)量比值1.0，焙燒時間1.5 h為兼具了除雜效果和經(jīng)濟(jì)性的最佳工藝參數(shù) 。

廢SCR脫硝催化劑中V、Mo、W與Ti的選擇性分離研究

張凱龍, 陳良, 王正豪, 羅冬梅

2025, 46(4): 18-26. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.003

摘要(95) HTML (37) PDF(8)

摘要:
廢釩鈦系SCR脫硝催化劑是一種含有V、Mo、W、Ti等有價金屬的危險廢物，實現(xiàn)其無害化處理和資源化利用具有重要意義。分別采用Na₂CO₃焙燒-水浸、NaOH焙燒-水浸、NaOH常壓浸出、NaOH加壓浸出等工藝處理廢V₂O₅-MoO₃-WO₃/TiO₂四元SCR脫硝催化劑，實現(xiàn)了釩、鉬、鎢等活性組分與鈦的選擇性分離。通過研究焙燒參數(shù)和浸出參數(shù)對釩、鉬、鎢浸出率及浸出渣物相的影響，確定了NaOH焙燒-水浸工藝為廢V₂O₅-MoO₃-WO₃/TiO₂四元SCR脫硝催化劑的優(yōu)選處理工藝。在優(yōu)選條件下，經(jīng)過NaOH焙燒-水浸后，V、Mo、W的浸出率分別為97.29%、99.33%和87.57%，并獲得了主要物相為六鈦酸鈉（Na₂Ti₆O₁₃）的浸出渣。

Na₂CO₃強(qiáng)化鈦精礦真空碳熱還原富集Ti

張樹東, 宋兵, 姜洋, 李博, 龍顯澤, 黃潤

2025, 46(4): 27-34. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.004

摘要(56) HTML (14) PDF(9)

摘要:
釩鈦磁鐵礦經(jīng)二次選礦可獲得TiO₂品位45%～50%的鈦精礦，其中鈦以與鐵形成復(fù)雜氧化物的形式存在，且Ca、Mg、Al等雜質(zhì)含量較高。針對目前常用的電爐熔煉法存在富集率低、污染廢物產(chǎn)生量大及能源消耗較高等問題，采用理論計算與真空碳熱還原試驗相結(jié)合的方法，探究Na₂CO₃ 作為添加劑對鈦精礦的還原及鈦富集行為的影響。結(jié)果表明：在1450 ℃還原溫度、12%配碳量及 10% Na₂CO₃添加量條件下，體系可顯著提高Si、Mg、Al、Ca等雜質(zhì)的聚集效果，同時促進(jìn)FeTiO₃的還原以及Fe顆粒粗化。為后續(xù)磁選分離Fe以及鹽酸浸出富集Ti提供了創(chuàng)新技術(shù)路線。

基于光電流法的鈦白粉耐候性快速評價方法研究

袁浩民, 鐘山, 唐思揚(yáng), 周雪梅, 李紅嬌, 魯峰, 梁斌

2025, 46(4): 35-42. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.005

摘要(86) HTML (41) PDF(7)

摘要:
鈦白粉具有較好的光催化活性，通常需對其進(jìn)行后處理以抑制光催化活性并提高其耐候性。而評估鈦白粉光催化活性對基材耐候性的影響通常耗時較長，難以滿足實際生產(chǎn)過程中快速檢測以反饋指導(dǎo)工藝調(diào)整的需求。基于光電流測試法，融合炭黑底色法，結(jié)合不同鈦白粉在聚丙烯 (PP) 樹脂和聚氯乙烯 (PVC) 樹脂體系中的紫外加速老化結(jié)果，驗證光電流測試方法作為鈦白粉在PP、PVC體系中耐候性快速評價手段的實用性。結(jié)果表明，以光澤度保有率 (G_r) 作為老化程度的量化指標(biāo)，通過光電流與分散性參數(shù)可較好地定量預(yù)測不同鈦白粉在PP與PVC體系中的耐候性。可為鈦白粉在不同體系中耐候性的快速評價方法開發(fā)提供指導(dǎo)，進(jìn)而為鈦白粉工藝優(yōu)化提供支持。

仿生骨結(jié)構(gòu)AZ91-Ti交叉復(fù)合材料顯微組織和力學(xué)性能研究

謝湘中, 蔡偉通, 高鵬飛, 張玉檜, 韓勝利, 鄭開宏, 潘復(fù)生

2025, 46(4): 43-51, 79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.006

摘要(153) HTML (36) PDF(19)

摘要:
采用粉末冶金法結(jié)合無壓滲透技術(shù)制備了仿生骨結(jié)構(gòu)AZ91-Ti交叉復(fù)合材料，實現(xiàn)了強(qiáng)度和斷裂韌性的同時提升。微觀測試表明，Ti相連續(xù)分布且呈特定仿生骨架結(jié)構(gòu)，Mg相交織于復(fù)合Ti骨架的連通孔中。AZ91-Ti界面處形成鋸齒狀A(yù)l₂Ti相，增強(qiáng)了界面結(jié)合強(qiáng)度。力學(xué)測試表明，體積分?jǐn)?shù)為50%的AZ91-Ti交叉復(fù)合材料具有最佳力學(xué)性能，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性分別為383 MPa±3.5 MPa、489 MPa±4.9 MPa、36.2 MPa·m^0.5。復(fù)合材料強(qiáng)度的提升來源于高仿生Ti骨架的載荷作用以及優(yōu)異的界面結(jié)合，復(fù)合材料的增韌行為來源于Ti骨架仿生結(jié)構(gòu)引起的裂紋繞曲以及Ti相拔出的能量逸散。

析出強(qiáng)化型TB9合金組織調(diào)控及抗疲勞裂紋擴(kuò)展機(jī)制研究

張昭, 滕艾均, 董恩濤, 馬知未, 王佳樂, 苑子凱, 郭杰, 方強(qiáng)

2025, 46(4): 52-58. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.007

摘要(61) HTML (18) PDF(9)

摘要:
研究了不同熱處理制度對TB9（Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr）鈦合金alpha（α）相和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)固溶溫度從800 ℃上升至810 ℃，后續(xù)采用相同時效工藝時，雖然beta（β）晶粒尺寸略微長大，但其抗拉強(qiáng)度顯著降低。采用相同固溶工藝時，500 ℃時效8 h出現(xiàn)了無α相析出區(qū)域，隨著時效時間的延長，α析出相分布特點由非均勻逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺浬⒎植迹估瓘?qiáng)度在時效16 h出現(xiàn)峰值。根據(jù)微觀組織演變規(guī)律，采用800 ℃-0.5 h, 自然空氣冷卻（AC）+500 ℃-16 h, AC與810 ℃-0.5 h, AC+520 ℃-8 h, AC兩種熱處理制度時，獲得相似微觀組織，但前者的拉伸和疲勞性能明顯優(yōu)于后者。雖然兩種合金的疲勞裂紋擴(kuò)展機(jī)制均表現(xiàn)為粗糙度誘導(dǎo)裂紋閉合效應(yīng)，但是通過對疲勞數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，其結(jié)果進(jìn)一步證實了α相尺寸和分布均勻性對力學(xué)性能影響顯著。

不同成分鈦合金焊絲激光-電弧復(fù)合焊接熔敷金屬組織與性能研究

鄒升光, 何明濤, 王大鋒, 姜彤, 周洪剛, 張文治, 何逸凡

2025, 46(4): 59-65. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.008

摘要(90) HTML (40) PDF(6)

摘要:
為探明激光?電弧復(fù)合焊接中鈦合金焊絲熔敷金屬組織性能的演變，分別以Ti-6Al-4V和Ti-4Al-3V-1.5Zr焊絲為焊材，利用擺動激光-MIG復(fù)合焊接工藝制備鈦合金焊絲熔敷金屬，采用X射線探傷、OM、SEM和EBSD分析熔敷金屬的缺陷、組織、物相成分、晶粒尺寸和斷口形貌。采用拉伸試驗機(jī)、沖擊試驗機(jī)及維氏硬度儀測試熔敷金屬的強(qiáng)度、沖擊功和硬度。結(jié)果表明：擺動激光-MIG復(fù)合焊接鈦合金熔敷金屬內(nèi)部無明顯氣孔和裂紋；Ti-6Al-4V焊絲熔敷金屬由針葉狀α相和網(wǎng)籃狀β相組成，晶粒較小，平均晶粒尺寸約7.96 μm，硬度（HV0.2）、抗拉強(qiáng)度和沖擊吸收功分別為257、1057 MPa和41.7 J；Ti-4Al-3V-1.5Zr焊絲熔敷金屬主要由片層狀α相構(gòu)成，晶粒較大，平均晶粒尺寸為8.96 μm，硬度和抗拉強(qiáng)度較低，而沖擊吸收功較大，沖擊吸收功49.6 J。這與擺動激光復(fù)合焊熔敷工藝、Ti-6Al-4V中V元素的第二相強(qiáng)化和晶粒細(xì)化作用密切相關(guān)。

TA1鈦合金薄板點環(huán)掃描激光焊縫成形與組織性能研究

劉珂, 余騰義, 楊培慶, 李耿, 張帥, 高明

2025, 46(4): 66-73. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.009

摘要(101) HTML (44) PDF(7)

摘要:
針對0.5 mm厚TA1鈦合金薄板，采用點環(huán)掃描激光的新型焊接方式，研究了工藝參數(shù)對焊縫成形與組織性能的影響。采用單因子試驗方法，每次僅改變一個參數(shù)，固定其它參數(shù)不變。各工藝參數(shù)不變時的基準(zhǔn)數(shù)值分別為：中心功率P_z=800 W，外環(huán)功率P_w=1200 W，焊接速度v=100 mm/s，掃描頻率F=300 Hz。改變某一個參數(shù)時，其變化范圍分別為：中心功率P_z=200～800 W，外環(huán)功率P_w=1200～1800 W，焊接速度v=40～100 mm/s，掃描頻率F=100～400 Hz。研究結(jié)果表明：點環(huán)掃描激光相比非掃描激光，兼具大熔寬與淺熔深的特點，非常適合薄板焊接；相比普通掃描激光，不僅熔深與熔寬更大，同時焊縫表面成形更光滑、美觀，因焊縫余高凸起造成的應(yīng)力集中也更小。點環(huán)掃描激光焊縫顯微組織為α相。點環(huán)激光的中心功率與外環(huán)功率變化對焊縫顯微組織、接頭抗拉強(qiáng)度與延伸率的影響不顯著。焊縫抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材的95%～96%，延伸率達(dá)到母材的54%～60%。

TC4B鈦合金擺動激光-MIG復(fù)合焊接頭組織與性能研究

姜彤, 王大鋒, 鄒升光, 張文治, 張龍, 何逸凡

2025, 46(4): 74-79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.010

摘要(72) HTML (36) PDF(6)

摘要:
采用擺動激光-MIG復(fù)合焊焊接20 mm厚TC4B鈦合金板，研究焊接接頭的顯微組織，對比有無擺動對焊接接頭抗拉強(qiáng)度以及沖擊性能的影響，分析焊接接頭的疲勞性能。結(jié)果表明：焊接熱影響區(qū)分為粗晶區(qū)和細(xì)晶區(qū)，粗晶區(qū)高溫區(qū)域停留時間較長，α相可以完全轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷卅孪啵鋮s開始β相向α′相轉(zhuǎn)變，形成馬氏體組織；細(xì)晶區(qū)加熱溫度不足以使α相完全轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷卅孪啵鋮s開始β相向α′相的轉(zhuǎn)變不徹底，最終形成α相和α′相。擺動焊接接頭抗拉強(qiáng)度為985 MPa，沖擊功為42.6 J。擺動焊接接頭的極限疲勞強(qiáng)度為464 MPa，疲勞裂紋起源于內(nèi)部氣孔，疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)主要為韌性疲勞裂紋，瞬斷區(qū)有大量的韌窩出現(xiàn)。

硅灰-黃磷渣-高鈦型高爐渣三元復(fù)合摻合料的制備與性能研究

蘇達(dá)剛, 魯莉, 龍釗永, 周孝軍, 周賢良, 敖進(jìn)清

2025, 46(4): 80-87. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.011

摘要(156) HTML (44) PDF(11)

摘要:
高鈦型高爐渣活性較低是限制其在混凝土中單獨作為摻合料應(yīng)用的主要因素之一。為解決這一問題，制備了硅灰-黃磷渣-高鈦型高爐渣三元復(fù)合摻合料，研究其對水泥膠砂流動度比與活性指數(shù)的影響。結(jié)合XRD、SEM-EDS微觀測試手段，分析了不同摻合料對水泥膠砂性能的影響機(jī)理。結(jié)果表明：隨著硅灰-黃磷渣的摻入，水泥膠砂的流動度比會下降，且硅灰的影響大于黃磷渣。三元復(fù)合摻合料的活性指數(shù)較高鈦型高爐渣單獨作為摻合料時得到了明顯的提升。高鈦型高爐渣：硅灰：黃磷渣占比為5:2:3時7 d和28 d齡期的活性指數(shù)最優(yōu)，分別達(dá)到了76.9%和100.2%，滿足II級摻合料對活性指數(shù)的要求。微觀測試表明，硅灰-黃磷渣的摻入能消耗片狀Ca(OH)₂，生成更多絮凝狀膠體C-S(A)-H與針棒狀A(yù)Ft的水化產(chǎn)物，形成相互交錯、致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)水泥膠砂的強(qiáng)度。

提釩轉(zhuǎn)爐污泥中鎵和鐵選擇性分離研究

姜洋, 秦治峰, 王奎, 楊珍, 劉娟

2025, 46(4): 88-94, 165. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.012

摘要(74) HTML (30) PDF(12)

摘要:
采用酸浸法對冶煉流程中的提釩轉(zhuǎn)爐污泥進(jìn)行了鎵的浸出試驗，考察了鎵在提釩轉(zhuǎn)爐污泥中的賦存狀態(tài)及多種因素對鎵浸出率的影響，包括酸濃度、液固比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和攪拌速率等。結(jié)果表明，鎵離子主要賦存在氧化鐵的晶格中，鹽酸可作為有效浸出試劑破壞氧化鐵的晶格，在鹽酸濃度為5 mol/L，反應(yīng)時間1 h，反應(yīng)溫度60 °C，液固比為5：1時鎵的浸出率為90%。利用元素沉淀pH值的差異可有效分離鎵和鐵，進(jìn)而得到富鎵料，與提釩轉(zhuǎn)爐污泥對比，富鎵料中的鎵富集24倍。該研究成果有望為實現(xiàn)釩鈦磁鐵礦中高附加值關(guān)鍵金屬的提取提供技術(shù)支撐。

釩鈦尾礦改性及尾礦基膠凝材料制備研究

李翠, 陳濤, 張俊, 羅少琛, 張肖, 胡麗麗

2025, 46(4): 95-102. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.013

摘要(82) HTML (33) PDF(14)

摘要:
以攀西地區(qū)釩鈦尾礦為原材料，通過物理和復(fù)合化學(xué)改性技術(shù)激發(fā)其潛在的膠凝活性，進(jìn)而制備釩鈦尾礦基膠凝材料。通過對所制備材料的微觀性能進(jìn)行分析，探討膠凝材料體系的水化產(chǎn)物、微觀結(jié)構(gòu)的演變過程。結(jié)果表明，經(jīng)機(jī)械力活化與化學(xué)復(fù)合改性處理后，釩鈦尾礦養(yǎng)護(hù)28 d活性指數(shù)顯著提升，由原始的60%提升至84%。當(dāng)條件為釩鈦尾礦45%、提鈦渣20%、鈣質(zhì)材料5%、硫質(zhì)材料15%和水泥熟料15%時，所制備的釩鈦尾礦基膠凝材料展現(xiàn)出良好的力學(xué)性能，養(yǎng)護(hù)28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到33.1 MPa，與32.5級水泥相當(dāng)，表明該材料在非結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。

雙碳目標(biāo)下CO₂化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究進(jìn)展

李函霏, 劉芳, 安寧, 孫中琦, 陳鵬, 王飛

2025, 46(4): 103-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.014

摘要(73) HTML (33) PDF(6)

摘要:
為了應(yīng)對全球氣候變化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，我國明確提出碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)。發(fā)展CO₂利用技術(shù)是實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的關(guān)鍵。通過CO₂利用技術(shù)將CO₂轉(zhuǎn)化為有價值的產(chǎn)品和資源，不僅可以實現(xiàn)CO₂排放的減量化，還可以帶來經(jīng)濟(jì)效益。基于雙碳目標(biāo)的戰(zhàn)略需求與CO₂利用技術(shù)的發(fā)展趨勢及重要性，重點綜述了我國CO₂化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究進(jìn)展，系統(tǒng)分析了光催化、電催化、熱催化還原三大技術(shù)路線的研究現(xiàn)狀，探討了這些技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)和潛在的解決方案。最后，對我國CO₂化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的未來發(fā)展提出了建議。

離心粒化-水幕冷卻過程中半鋼熔滴的運(yùn)動換熱行為研究

賀文超, 劉增昊, 呂學(xué)偉

2025, 46(4): 111-118. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.015

摘要(123) HTML (36) PDF(13)

摘要:
離心粒化-水幕冷卻過程中半鋼熔滴依次與蒸汽、水幕、蒸汽進(jìn)行熱量交換，研究熔滴的運(yùn)動換熱行為對于粒化裝置和水幕工藝設(shè)計具有重要意義。建立了熔滴飛行動力學(xué)模型和換熱模型，通過模擬計算分析了轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速、熔滴粒徑、水幕流速和水幕厚度等因素對熔滴飛行軌跡和溫度影響。研究結(jié)果表明，熔滴到達(dá)裝置側(cè)壁時在垂直方向的飛行距離隨著轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速、熔滴粒徑的增大以及水幕流速、水幕厚度的減小而減小。其中轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速對熔滴飛行軌跡的影響較大，當(dāng)轉(zhuǎn)速由15 r/s增大至30 r/s時，熔滴在垂直方向的飛行距離由0.410 m減至0.094 m。熔滴到達(dá)裝置側(cè)壁時的溫度隨著轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速、熔滴粒徑的增大以及水幕流速、水幕厚度的減小而增大。其中水幕厚度對熔滴的溫度影響較大，當(dāng)厚度由1 mm增大至4 mm時，顆粒溫度由1127.41 K降至796.29 K。

RH插入管粘渣層分析與粘渣機(jī)理研究

李福申, 張敏, 楊鵬, 梁小平, 白旭旭, 王雨, 王騰飛

2025, 46(4): 119-126. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.016

摘要(67) HTML (39) PDF(5)

摘要:
針對重軌鋼RH精煉過程中出現(xiàn)的RH插入管粘渣問題，對RH插入管表面粘結(jié)物進(jìn)行現(xiàn)場取樣，分析了其化學(xué)成分及物相組成特征，結(jié)合RH插入管外層澆注料與熔渣的相互作用以及熔渣冷凝析出的熱力學(xué)分析，探討了重軌鋼精煉過程中RH插入管的粘渣機(jī)理。研究表明：RH插入管表面粘結(jié)物主要由Al₂O₃、 CaO、 SiO₂和MgO等成分組成，形成的鎂鋁尖晶石（MgO·Al₂O₃）、鎂橄欖石（2MgO·SiO₂）以及鋁硅酸鈣（2CaO·Al₂O₃·SiO₂）等高熔點物相是插入管粘渣的重要原因。插入管的粘渣機(jī)理可描述為：在插入管使用期間，由于溫度交替變化，其表面持續(xù)發(fā)生熔渣的“粘性粘結(jié)”和“析出性粘結(jié)”使得插入管粘渣層不斷增厚而難以自行脫落，導(dǎo)致RH插入管的嚴(yán)重粘渣。

430不銹鋼保護(hù)渣結(jié)晶型渣圈生長過程分析

王杏娟, 宋元龍, 朱立光, 張建宇, 司旭林, 鄭雪龍

2025, 46(4): 127-134. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.017

摘要(45) HTML (28) PDF(6)

摘要:
某鋼廠430不銹鋼采用進(jìn)口保護(hù)渣常常形成過大的渣圈，影響鑄坯的質(zhì)量。為了明晰其渣圈長大原因，采用結(jié)晶器渣膜熱流模擬儀，制取1450 ℃條件下430不銹鋼保護(hù)渣結(jié)晶型渣圈，并利用掃描電鏡分析其微觀結(jié)構(gòu)，以探究渣圈生長過程。同時，使用Factsage軟件進(jìn)行熱力學(xué)模擬，并與XRD試驗結(jié)果對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：高熔點的硅酸二鈣、硅灰石、黃長石和槍晶石優(yōu)先析出冷凝在器壁上，形成初始結(jié)晶型渣圈，占35%；隨后，較低熔點的菱硅鈣鈉石黏附在此層，占20%；最后，夾雜少量霞石的槍晶石逐漸附著在已形成的渣圈上，占45%。通過對這一過程的分析，揭示了430不銹鋼保護(hù)渣結(jié)晶型渣圈的形成機(jī)制，為控制渣圈生長提供了理論依據(jù)。

堿金屬氧化物對CaO-Al₂O₃保護(hù)渣熔體結(jié)構(gòu)和黏性特性的影響

張曉博, 田勇, 劉承軍

2025, 46(4): 135-141. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.018

摘要(30) HTML (15) PDF(6)

摘要:
低反應(yīng)性CaO-Al₂O₃基保護(hù)渣可以大幅降低高鋁鋼連鑄過程中的渣-鋼反應(yīng)強(qiáng)度，但此類保護(hù)渣黏度較大，結(jié)晶性能較強(qiáng)，易在結(jié)晶器彎月面處產(chǎn)生較大渣圈，造成鑄坯缺陷。采用分子動力學(xué)模擬方法結(jié)合黏度測試試驗，解析同為堿金屬氧化物的Li₂O、Na₂O和K₂O對CaO-Al₂O₃基保護(hù)渣熔體結(jié)構(gòu)和黏性特性影響的異同，結(jié)果表明，堿金屬氧化物對[AlO₄]^5?四面體進(jìn)行電荷補(bǔ)償遵循Li₂O<Na₂O<K₂O的順序，對鋁酸鹽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的解聚能力遵循Li₂O>Na₂O>K₂O的順序。

高頻感應(yīng)加熱燒結(jié)與熱等靜壓燒結(jié)對粉末高速鋼組織和性能影響研究

溫家昕, 施麒, 周舸, 陳立佳, 劉辛, 殷福星, 梁盛隆, 王學(xué)林, 尚成嘉

2025, 46(4): 142-149. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.019

摘要(69) HTML (29) PDF(5)

摘要:
以國產(chǎn)氣霧化高速鋼粉末為原料，通過高頻感應(yīng)加熱燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)兩種工藝制備粉末高速鋼，研究了不同工藝對材料致密化、微觀組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，高頻感應(yīng)加熱燒結(jié)工藝在短時低壓下可制備出致密度接近95%的粉末高速鋼，雖略低于熱等靜壓工藝，但生產(chǎn)效率更高；在微觀組織上，兩種工藝制備的粉末高速鋼表現(xiàn)出顯著差異：高頻感應(yīng)加熱燒結(jié)粉末高速鋼由鐵素體基體與大量類網(wǎng)狀碳化物組成，熱等靜壓燒結(jié)粉末高速鋼則由鐵素體基體與大量均勻分布的條塊狀碳化物組成。雖然高頻感應(yīng)加熱燒結(jié)粉末高速鋼的顯微硬度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度與延伸率略低于熱等靜壓燒結(jié)樣品，但性能仍相近。高頻感應(yīng)加熱燒結(jié)工藝能夠在短時間和低成本條件下制備出性能優(yōu)異的粉末高速鋼產(chǎn)品，特別適用于對成本和生產(chǎn)周期有較高要求的工業(yè)領(lǐng)域。

鎳基高溫合金真空自耗過程的數(shù)值模擬研究

唐平梅, 蔣世川, 夏長林, 周揚(yáng), 王瑞, 劉影

2025, 46(4): 150-159. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.020

摘要(36) HTML (22) PDF(9)

摘要:
利用Meltflow-VAR軟件對鎳基高溫合金真空自耗過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，模擬分析了真空自耗冶煉過程不同階段電磁分布、熔池流動傳熱、形態(tài)尺寸演化特征，探究了整個冶煉過程黑斑缺陷形成傾向大小及原因，同時研究了氦氣壓力對熔池流動傳熱、形態(tài)尺寸及黑斑缺陷形成的影響規(guī)律。結(jié)果表明，真空自耗冶煉過程中，電勢主要位于鑄錠上表面心部，而磁感應(yīng)強(qiáng)度主要位于鑄錠上表面邊部，金屬熔池流動主要受到熱浮力的驅(qū)動。分布在鑄錠表面及內(nèi)部的電場強(qiáng)度、電流密度、洛倫茲力以及金屬熔池尺寸、熔池流動強(qiáng)度等參數(shù)在起弧階段逐漸增大，在穩(wěn)態(tài)階段逐漸保持穩(wěn)定，而在熱封頂階段逐漸減小。整個冶煉過程，隨著鑄錠在縱向方向的生長，底部結(jié)晶器底板的冷卻效果減弱，熱封頂氦氣壓力減小，低熔速保溫時間較長會導(dǎo)致鑄錠上部熱封頂附近位置容易出現(xiàn)黑斑缺陷。增大氦氣壓力能減小熔池尺寸，減輕鑄錠偏析，但持續(xù)增大氦氣壓力改善鑄錠偏析缺陷的效果會逐漸變得不顯著。最后將試驗解剖的與模擬預(yù)測的自耗錠熔池深度進(jìn)行對比，驗證了所建數(shù)學(xué)模型的合理性。

Ti對304B7凝固組織及熱變形性能的影響

張斯龍, 楊禮林, 張文煅, 趙莉萍

2025, 46(4): 160-165. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.021

摘要(55) HTML (35) PDF(7)

摘要:
以304B7不銹鋼為研究對象，添加不同含量的Ti元素熔鑄成試驗鋼，使用熱模擬機(jī)對其進(jìn)行熱壓縮模擬熱軋過程。采用光學(xué)顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、電子探針對鑄態(tài)、熱壓縮后試驗鋼的物相、顯微組織進(jìn)行分析。結(jié)果表明，鑄態(tài)試驗鋼中存在大量連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀的共晶硼化物，隨著Ti的加入，部分硼化物由長條狀(Fe,Cr)₂B轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀TiB₂。熱壓縮后的試驗鋼奧氏體晶粒沿壓縮方向被拉長，硼化物由長條狀破碎為短棒狀。熱壓縮溫度越高，試驗鋼變形抗力越小，含0.5%Ti的試驗鋼熱壓縮時峰值流變應(yīng)力相對最小，熱加工塑性較好。

鈮析出物對X80管線鋼抗氫致裂紋性能的影響

任振漁, 宋波, 許國方, 程文森

2025, 46(4): 166-173. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.022

摘要(63) HTML (34) PDF(7)

摘要:
研究了Nb含量對X80管線鋼中析出相特征、氫擴(kuò)散行為、抗氫致裂紋(HIC)性能的影響。結(jié)果表明：隨著鋼中Nb含量增加，在相同的統(tǒng)計面積下，鋼中納米級析出相數(shù)量由Nb1鋼（含鈮0.04%）中的87個增加到Nb3鋼（含鈮0.12%）中的506個，鋼中NbC占比由64.82%增加到98.22%。氫原子在鋼中的擴(kuò)散系數(shù)由Nb1鋼中的1.63×10^?6 cm²/s降低到Nb3鋼中的9.35×10^?7 cm²/s。鋼中裂紋的擴(kuò)展模式由Nb1鋼中沿晶、穿晶混合變?yōu)镹b2、Nb3鋼中的以穿晶為主。納米級NbC可作為氫陷阱捕獲鋼中可擴(kuò)散氫原子，降低氫原子的聚集和鋼中氫致裂紋的萌生。當(dāng)鋼中Nb含量為0.12%時，鋼的抗HIC性能最好。

Nb-Ti微合金鋼中第二相粒子對奧氏體晶粒長大行為的影響

黃健, 徐海健, 龐宗旭, 張建平, 王勇, 李天怡

2025, 46(4): 174-181. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.023

摘要(47) HTML (29) PDF(8)

摘要:
對Nb-Ti微合金化鋼在1050～1250 ℃條件下分別進(jìn)行5～240 min等溫奧氏體化的熱處理試驗，研究其奧氏體晶粒長大行為，利用Thermo-calc及TEM對不同加熱工藝下的第二相粒子進(jìn)行分析，通過HUMPHREYS理論對晶粒長大方式進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果表明：隨著奧氏體化溫度的升高，NbC粒子中的Nb/Ti質(zhì)量比逐漸減小，1050～1100 ℃保溫1 h時晶粒尺寸細(xì)小均勻，溫度升高至1150 ℃時發(fā)生晶粒異常長大現(xiàn)象，1250 ℃加熱時晶粒尺寸粗化明顯，各工藝下晶粒的實際長大方式與HUMPHREYS模型預(yù)測相同。綜合考慮加熱過程中奧氏體晶粒尺寸及微合金元素的溶解與析出規(guī)律，試驗鋼的最佳加熱溫度為 1200 ℃左右。

碲對38MnVS非調(diào)質(zhì)鋼腐蝕性影響研究

周群翔, 徐瑞軍, 吳文博, 曾凡正, 李杰, 徐翔宇, 付建勛

2025, 46(4): 182-189, 196. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.024

摘要(61) HTML (32) PDF(5)

摘要:
開展三電極系統(tǒng)電化學(xué)試驗，分析碲添加對非調(diào)質(zhì)鋼腐蝕性的影響，利用掃描電鏡（SEM）和電子探針（EDS）對鋼中硫化物進(jìn)行表征分析，對電化學(xué)腐蝕試驗結(jié)果進(jìn)行詮釋。結(jié)果表明：隨著鋼中碲含量的增加，鋼的自腐蝕電位升高，腐蝕傾向減小；少量碲（0.026%）固溶在硫化錳中，鋼的腐蝕電流最小，為5.13×10^?6 A，耐蝕性能最好。鋼中加入碲后，MnTe包裹在MnS周圍，導(dǎo)致夾雜物長寬比明顯減小，長條狀硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)闄E球狀，分布更加均勻，有效降低了硫化物周圍的應(yīng)力集中。

基于高速攝影和FLUENT的MIG焊接熔滴過渡研究

吉光亞, 李科, 常瀚文, 胡嘉睿, 張資政

2025, 46(4): 190-196. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.025

摘要(58) HTML (31) PDF(5)

摘要:
針對304L不銹鋼MIG焊接過程中的熔滴過渡現(xiàn)象，運(yùn)用FLUENT軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，借助高速攝影系統(tǒng)進(jìn)行拍攝，對焊接電流分別為150、180 A和 260 A時的熔滴過渡形態(tài)特征和頻率進(jìn)行分析。研究結(jié)果顯示，隨著焊接電流的增大，熔滴所受電磁收縮力和等離子流力逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位；隨著熔滴溫度逐漸升高，表面張力隨之變小，使得熔滴從焊絲末端分離所需的重力減小，導(dǎo)致熔滴直徑逐漸變小，過渡頻率逐漸加快，依次呈現(xiàn)出大滴過渡、射滴過渡和射流過渡。通過對比三組焊接電流的高速攝影和數(shù)值模擬結(jié)果，二者在過渡周期、特征時間和熔滴尺寸等方面的試驗值與模擬值相似度均分別超過87%、90%、91%，表明所采用的數(shù)值模擬模型具有較高的可靠性。

離心式壓縮機(jī)閉式葉輪葉片開裂原因分析

史寧崗, 黃盛華, 陳松, 劉方超, 陳曉磊

2025, 46(4): 197-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.026

摘要(65) HTML (36) PDF(6)

摘要:
某輸送天然氣所用的離心式壓縮機(jī)中閉式葉輪在投入生產(chǎn)5年后，對其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)時發(fā)現(xiàn)多處葉片根部產(chǎn)生裂紋。為明確葉片裂紋的產(chǎn)生原因，對失效樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析、拉伸試驗、硬度測試以及金相分析，并選取一處裂紋進(jìn)行開裂原因分析。結(jié)果表明：葉片與前蓋板處的釬焊焊縫焊接過程中產(chǎn)生缺陷，葉片焊縫R角位置在運(yùn)行時于缺陷處生成裂紋，服役時受交變載荷的作用發(fā)生疲勞擴(kuò)展進(jìn)入葉片，導(dǎo)致葉片發(fā)生開裂。因此，針對葉輪制造時的焊接質(zhì)量以及后續(xù)出廠質(zhì)量驗收必須進(jìn)行嚴(yán)格把控，增加無損檢測手段確保產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)，可減少或避免類似情況出現(xiàn)。

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2025年第46卷第4期

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