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崔國棟, 朱焱麟, 馬凱輝, 劉凌嶺, 廖哲晗, 白晨光

2025, 46(5): 1-12. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.001

摘要(105) HTML (34) PDF(24)

摘要:
準確及時地掌握鐵水溫度對保證釩鈦磁鐵礦高爐冶煉平穩順行和提高鐵水質量十分重要。基于長期生產現場數據，融合領域知識和數據驅動方法，構建了基于注意力機制和LSTM的鐵水溫度預測模型。首先，結合冶煉經驗、規則與數據分析技術構建釩鈦磁鐵礦高爐冶煉過程特征矩陣，并通過降維技術將特征維度減少至28維，降低了預測復雜度。其次，將不同時間窗口的歷史操作數據作為輸入，構建基于LSTM架構的多時間步預測模型，并引入深度學習中的注意力機制提升關鍵特征的權重，以提高預測精度。結果表明，該模型在命中率（±5 ℃）達到92.5%，初步實現了釩鈦磁鐵礦高爐鐵水溫度高精度預測，為高爐爐況判斷和操作優化提供了重要參考。

基于圖像識別的高爐風口剩余使用壽命預測模型研究

廖哲晗, 武建龍, 黃俊杰, 郭宏烈, 徐健

2025, 46(5): 13-22. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.002

摘要(53) HTML (21) PDF(12)

摘要:
高爐風口作為爐內熱量的主要來源，其狀態檢測目前主要依賴人工經驗判斷，常導致損壞風口更換不及時，造成不必要的停產檢修。為解決上述問題，提出了一種專為風口剩余使用壽命（Remaining Useful Life, RUL）預測的機器學習模型BVT-RULNet，該模型采用集成學習（Ensemble Learning, EL）策略，集成三個結構相同的基分類器，每個基分類器均包含一個VGG16卷積神經網絡（Convolutional Neural Network, CNN）前端和一個視覺Transformer（Vision Transformer, ViT）模塊。在模型訓練過程中，采用基于風口完整生命周期圖像構建的離散RUL數據集，在測試過程中，則采用獨立的測試數據集。結果表明，模型在測試數據集上的評估指標表現優異，準確率、精確率、召回率和F₁分數分別達到85.14%、84.70%、84.59%和84.64%，均優于對比模型。因此，BVT-RULNet模型在風口RUL分類識別與預測方面具有較高的準確性和泛化能力，為高爐風口狀態智能監測提供了有效的解決方案。

高爐渣熔滴連續凝固過程的數值模擬

馮鵬博, 樓國鋒, 武新晨, 肖永力

2025, 46(5): 23-32. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.003

摘要(50) HTML (20) PDF(11)

摘要:
高爐渣熔滴在冷卻過程中的結晶行為會降低其商業價值，為了研究不同冷卻條件下熔滴的凝固行為特征，將熔滴的飛行模型以及高爐渣結晶模型相結合對熔滴的連續凝固過程進行了數值模擬研究。結果表明：熔滴粒徑的增加會導致其表面結殼所需距離大幅度增加，冷卻后的平均晶相含量也會增加，熔滴粒徑通過影響內部導熱速率與冷卻均勻性，成為主導凝固行為與晶相生長的關鍵因素。5 mm 熔滴在 15 m/s 初速度下，冷卻全程不反熔需水平飛行 16 m，當對流換熱系數從70 W/（m²·K）提至150 W/（m²·K）時，所需距離縮短至 12 m。冷卻條件需相互匹配，即表面結殼時延長飛行距離可降低初級流化床內冷卻強度要求，增大初級流化床內冷卻強度能縮小造粒裝置尺寸。

釩鈦礦鋼鐵生產流程數字孿生技術發展與展望

劉偉韜, 劉功國, 劉書含, 孫文強

2025, 46(5): 33-45. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.004

摘要(51) HTML (24) PDF(11)

摘要:
釩鈦磁鐵礦作為戰略性資源，其高效冶煉對我國鋼鐵工業至關重要。釩鈦磁鐵礦冶煉過程中面臨礦中鈦元素回收率低、工藝流程智能化程度欠缺、高爐冶煉技術優化難度高、綜合能源智慧管理欠缺等問題，影響其產品升級和產能提高。數字孿生技術通過構建虛實融合的智能系統，可助力實現釩鈦礦鋼鐵生產全流程的工藝優化、設備研發和智能控制。目前，相關研究尚處于探索階段，研究成果較少且缺乏系統性。為此，介紹了數字孿生的內涵與發展歷史，系統梳理了數字孿生在釩鈦礦鋼鐵生產流程中的研究熱點，總結了相關研究結果與工程實踐，展望了數字孿生技術未來的發展趨勢，為后續研究人員提供研究思路，以促進數字孿生技術應用，提升我國特色釩鈦資源利用與鋼鐵智能制造水平。

基于重要性度量的脫硫劑加入量預測特征選擇方法

趙海杰, 但斌斌, 劉洋, 任澤宇, 都李平, 周純

2025, 46(5): 46-53, 64. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.005

摘要(36) HTML (14) PDF(7)

摘要:
針對鐵水KR脫硫生產工序中參數維度高、特征冗余性強以及目標變量與特征間相關性較弱的問題，提出了一種基于重要性度量的集成式特征選擇方法IMFS（Feature selection based on importance measure）。在過濾式預篩選階段，通過最大互信息系數（MIC）度量各參數與目標變量的關聯性以及各參數之間冗余性，并根據最大相關、最小冗余準則縮小候選參數規模；在嵌入式精選階段，引入LightGBM算法作為量化信息貢獻度與數據敏感度的依托模型，采用熵權法對雙重度量結果進行賦權融合；最后，根據特征重要性系數，結合GBT序列向前搜索策略優化特征子集。試驗結果表明，IMFS相較于其他方法，在消除冗余特征和提升預測準確性方面具有顯著優勢，并且能夠有效平衡特征數量與預測精度。

立式行波磁場作用下板坯連鑄過程金屬液流動與渣金界面動力學行為模擬分析

許琳, 裴群武, 高兢

2025, 46(5): 54-64. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.006

摘要(31) HTML (11) PDF(6)

摘要:
在綠色低碳發展趨勢下，當代冶金工業追求高速高效連鑄以促進可持續發展。鑒于此，提出一種立式行波磁場控流技術，旨在優化和控制金屬液流動行為，克服現存技術局限，為連鑄過程的綠色低碳轉型提供理論依據和技術支持。研究過程以1450 mm×230 mm斷面連鑄板坯結晶器為對象，首先建立結晶器電磁連鑄過程三維多物理場耦合數學模型，其次模擬研究無磁場、立式行波磁場及全幅一段水平直流磁場作用下板坯連鑄結晶器內金屬液流動與渣金界面行為，最后對比評價兩種磁場形式對結晶器內鋼液流動控制效果的影響。結果表明，無磁場作用時，渣金界面最大高度為22.3 mm；當全幅一段電磁制動器施加的電流為1350 A時，渣金界面最大高度降至18.6 mm；而當立式行波磁場減速器施加的電流僅為600 A時，渣金界面最大高度顯著降至13.9 mm。可見，相較于全幅一段電磁制動器，立式行波磁場控流器能以更低能耗實現對結晶器內上回流區鋼液流動的有效控制，從而穩定渣金界面波動，防止表面卷渣。

基于機器學習的板坯加熱爐性能預測模型研究

劉勇, 寧榛, 廖哲晗, 朱焱麟, 唐政, 付芹, 鄧超

2025, 46(5): 65-74. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.007

摘要(52) HTML (21) PDF(9)

摘要:
基于國內某鋼鐵廠1 450 mm熱連軋加熱爐生產線采集的8297組數據，建立了四組不同輸入變量的XGBoost和LSTM模型，對出爐鋼溫、單耗和燒損進行了預測和比較分析。結果表明，LSTM模型在出爐鋼溫和燒損的預測中表現出色，決定系數R²均超過0.95，預測精度和穩定性均較高；而XGBoost模型在單耗預測方面表現優異，決定系數達0.94以上變化趨勢穩定。通過對比分析得出，LSTM在出爐鋼溫和燒損的預測中具有更高的可靠性，而XGBoost在單耗預測上精度更高。研究還顯示，LSTM因門控機制擅長捕捉時序依賴（如鋼溫、燒損），而XGBoost通過特征組合優化對靜態參數（如單耗）更敏感。將兩種模型聯合建模構建LSTM-XGBoost聯合模型，分別處理時序特征與靜態特征，應用于加熱爐工藝控制，可進一步提升出爐鋼溫、單耗和燒損的預測精度，為鋼鐵行業加熱工藝的優化控制和資源的高效利用提供了理論支持與數據依據。

人工神經網絡驅動的P650無磁鉆鋌用鋼高溫流變行為研究

王英虎, 程禮梅, 王建強, 王婀娜, 宋令璽, 盛振東

2025, 46(5): 75-84. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.008

摘要(36) HTML (10) PDF(6)

摘要:
通過Gleeble-3500熱模擬試驗機對P650高氮鋼進行1000～1150 ℃、應變速率0.01～10 s^?1條件下的高溫拉伸試驗，獲取流變應力-應變曲線。基于試驗數據，分別構建應變補償Arrhenius本構模型與人工神經網絡（ANN）模型，并采用平均絕對相對誤差、均方根誤差和相關系數系統評價模型預測性能。結果表明，ANN模型通過單隱藏層拓撲結構（含17個神經元）實現了溫度、應變速率及應變與流變應力的高精度非線性映射。其預測結果與試驗值高度吻合（r=0.996，E_AARE=4.63%，E_RMSE=6.721 MPa），顯著優于傳統Arrhenius模型（r=0.975，E_AARE=7.94%，E_RMSE=16.032 MPa）。研究表明人工神經網絡能夠有效捕捉復雜熱變形行為的本構關系特征，為建立高精度流變應力預測模型及材料加工工藝優化提供了改進策略。

雙軸拉伸狀態下CoCrFeNiCu_x高熵合金應力應變行為研究

張家樂, 趙建平, 常樂

2025, 46(5): 85-92. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.009

摘要(37) HTML (10) PDF(6)

摘要:
采用分子動力學(MD)方法，模擬了CoCrFeNiCu_x（x=0.5、1.0、2.0和3.0）高熵合金在不同應變速率下的雙軸拉伸行為。分析了銅含量和應變率對雙軸拉伸應力應變行為及微觀變形機理的影響。結果表明，CoCrFeNiCu_x高熵合金在雙軸拉伸過程中，面心立方（FCC）結構和不規則原子結構可以相互轉化。隨著Cu含量的增加，CoCrFeNiCu_x高熵合金的楊氏模量、屈服強度和抗拉強度呈下降趨勢，而應變率的增加則會提高其抗拉強度和斷裂應變。與單軸拉伸相比，兩種應力狀態下的應力應變行為均表現出應變硬化及應變率強化效應。然而，在雙軸載荷作用下，其屈服強度有所提升，但抗拉強度和失效應變均顯著降低。此項研究將為該合金的設計和制備提供重要的參考價值。

軋制工藝對低碳微Nb鋼變形抗力及其模型的影響研究

鄭萬杰, 龐厚君, 曾武, 王運峰, 徐光, 田俊羽

2025, 46(5): 93-101. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.010

摘要(32) HTML (15) PDF(7)

摘要:
金屬變形時的變形抗力受到多種因素的影響，其中變形溫度、變形工藝以及應變誘導相變均會對變形抗力造成影響。以低碳微Nb鋼為對象，在Gleeble-3500熱模擬試驗機上進行熱壓縮試驗，同時在高溫激光共聚焦顯微鏡上輔助觀察常規熱裝和高溫直軋兩種工藝下的高溫原位形貌。結果表明，隨著變形溫度從800 ℃上升到1050 ℃，高溫直軋工藝下的最大變形抗力從220.9 MPa降低到138.9 MPa，而常規熱裝工藝下的最大變形抗力從227.9 MPa降低到143.8 MPa。這主要是因為隨著溫度的升高，熱激活能逐漸加強，位錯運動更加容易，使得變形抗力降低。此外，在相同溫度變形時，常規熱裝工藝的變形抗力大于高溫直軋工藝，這是由于常規熱裝工藝下的原始奧氏體晶粒尺寸（98.7 μm）小于高溫直軋工藝（107.0 μm）。常規熱裝工藝在再次加熱前的降溫過程中會發生鐵素體相變，再加熱后重新奧氏體化，使得新生成的奧氏體晶粒要小于原始奧氏體晶粒，故常規熱裝工藝下晶粒尺寸小，細晶強化作用更強，導致變形抗力的增加。與此同時，對不同軋制工藝下變形抗力試驗數據利用管克智、周紀華變形抗力模型進行擬合修正，建立了試驗鋼在高溫變形時的變形抗力預測模型，常規熱裝工藝模型和高溫直軋工藝模型的決定系數R²分別達到了0.9865和0.9826，表明模型的預測結果與試驗結果擬合程度較高。

機器學習在板帶冷軋工業的深度應用：機遇與挑戰

宗男夫, 齊振, 荊濤, 沈厚發, JEAN-CHRISTOPHEGebelin, MARYAMKhaksar Ghalati

2025, 46(5): 102-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.011

摘要(41) HTML (27) PDF(9)

摘要:
板帶冷軋是鋼鐵制造流程的關鍵環節，但長期以來面臨著板形缺陷、厚度波動和軋機振動等問題，這些因素顯著影響冷軋生產效率和產品質量。機器學習技術通過分析海量工藝數據，為實時預測和消除潛在缺陷提供解決方案。基于歷史與實時數據，機器學習算法能夠識別軋制力、輥縫、軋速等工藝參數與板形、厚度均勻性等質量指標間的復雜關聯規律，實現工藝參數的動態優化，在保證產品一致性的同時有效降低廢品率和停機時間。機器學習驅動的預測模型支持對軋制過程進行前瞻性調控，從源頭上減少缺陷產生，提升整體效能。機器學習技術的應用不僅提高了冷軋過程的精度與可靠性，更帶來顯著的成本節約和產能提升。

基于集成學習-堆疊模型的高鈦渣中TiO₂品位預測與優化

周開敏, 蔡金秋, 王凱旋, 侯彥青, 侯郊, 王建國

2025, 46(5): 111-122. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.012

摘要(31) HTML (11) PDF(7)

摘要:
TiO₂是高鈦渣的主要成分，廣泛應用于涂料、塑料、造紙、化妝品等多個工業領域。提出一種基于堆疊模型的TiO₂ 品位預測方法，結合隨機森林（RF）、梯度提升機（GBM）和支持向量回歸（SVR），采用集成學習優化高鈦渣中TiO₂ 品位的預測精度。數據來自冶金廠的原始生產數據，結合數據處理、特征衍生等手段，通過降維技術將特征變量從33個減少到15個，篩選出了更有價值的特征變量。試驗結果表明，堆疊回歸模型在驗證集和測試集上表現優異，R²值為0.9249，MAPE值為0.29%和0.30%，MSE值為0.177和0.182，統計表現均優于單一模型。SHAP值分析顯示，TiO₂ 與FeO質量比和C百分比含量等特征變量在一定范圍內能夠提高TiO₂ 品位。此外，結合堆疊模型，基于蒙特卡洛試驗確定了關鍵特征變量的最佳范圍，如TiO₂/FeO比率（1.70至2.12）和TiO₂/C比率（0.50至0.58）。該方法避免了傳統經驗型方法中的配料嘗試與能源浪費，有助于節能減排，提升鈦渣的生產效率和產品質量。

TAExplorer：影響鈦合金性能的關鍵因素可視化探索

何逸蕾, 寧榛, 吳蝶, 張煜, 段慶潮, 蒲劍蘇, 朱焱麟

2025, 46(5): 123-132. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.013

摘要(52) HTML (19) PDF(9)

摘要:
鈦合金具有高強度，優秀的耐腐蝕性和耐熱性等特點，因此被航空航天、化工和醫療等領域廣泛應用。由于鈦合金的性能取決于它的結構特征，不同應用領域對于鈦合金性能的要求不盡相同，專家們一直致力于通過試驗試錯方法來設計和獲得具有目標性能的新材料，以及尋找影響鈦合金性能的工藝因素。然而鈦合金的制作工藝復雜，時間成本過長，利用傳統方法來找到合適的材料非常困難。目前基于機器學習的方法被引入并用于材料預測，但是為領域專家設計的、能夠對機器學習模型進行直觀性能比較和分析的學習工具卻很少。為此提出基于鈦合金的交互式可視化分析系統TAExplorer，可以為專家提供多方面的參考。該系統采用多方面的可視化方案，旨在從各個角度進行分析，例如特征分布、數據相似性、模型性能以及結果呈現。專家們通過實際實驗室試驗進行了案例研究，最終結果證實了該系統的有效性和實用性。

機器學習輔助的三周期極小曲面結構逆設計研究進展

尹興鵬, 李俊豪, 唐新楨, 李洲

2025, 46(5): 133-144. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.014

摘要(40) HTML (16) PDF(12)

摘要:
三周期極小曲面（Triply periodic minimal surface, TPMS）結構是一類由數學隱式函數生成的仿生多孔結構，具有連續光滑、自支撐性強、比強度高和能量吸收性能優異等特點，適用于鈦合金等輕質高性能金屬材料的結構設計，廣泛應用于航空航天和先進制造領域。系統綜述了TPMS金屬結構設計方法與力學性能研究進展，重點梳理了TPMS結構的幾何建模算法、梯度與組合類型的構建策略。進一步總結了機器學習方法在TPMS金屬結構設計中的應用現狀，涵蓋了正向機器學習的結構力學性能預測與逆向機器學習的目標導向TPMS金屬結構設計方法。最后，分析了當前復雜TPMS金屬結構逆向設計在高效映射、數據集構建等方面存在的不足，指出未來亟需通過生成式人工智能（Generative artificial intelligence，Generative AI）與逆向建模的深度融合，以推動TPMS金屬結構逆向設計的工程化應用。

釩在順酐用釩磷氧催化劑中的應用研究進展及展望

于文倩, 劉倩倩, 李鵬陽, 王海旭, 高明磊, 祁健, 李蘭杰

2025, 46(5): 145-153, 162. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.015

摘要(76) HTML (22) PDF(10)

摘要:
釩磷氧（VPO）催化劑作為正丁烷法制備順酐的核心催化劑，其較低的正丁烷轉化率和順酐選擇性難以滿足工業對順酐高效生產的需求，因此開發高性能釩磷氧催化劑成為研究熱點。基于此，綜述了近年來高效釩磷氧催化劑的制備進展，重點探討了原料與溶劑選擇、制備方法、活化氣氛、助劑及載體對催化性能的影響，發現上述因素主要通過改變催化劑比表面積、活性晶面強度、表面酸性、V⁴⁺/V⁵⁺或P/V比，使其暴露更多活性位點，促進正丁烷C-H鍵斷裂和誘導正丁烷發生氧化而提高正丁烷轉化率或順酐選擇性，最后，總結對比了不同影響因素對VPO催化性能的影響，提出添加助劑是制備高性能VPO催化劑的發展趨勢，并從原料選擇、結構設計與改性和成本等角度對未來助劑發展進行展望。

鈉化釩渣水浸液原位制備氟磷酸釩鈉及其性能研究

儲呈宇, 溫婧, 姜濤, 楊金超

2025, 46(5): 154-162. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.016

摘要(35) HTML (14) PDF(8)

摘要:
針對傳統氟磷酸釩鈉(NVOPF)制備過程中使用釩源的高成本困境，提出了一種新型溶劑熱合成工藝，利用鈉化釩渣水浸液替代高純釩源，成功實現了從冶金副產品到電池材料的直接轉化。此外，探討了還原劑檸檬酸 (C₆H₈O₇) 用量、溶液pH值和合成溫度對釩轉化率及材料性能的影響。試驗結果表明，隨著還原劑用量、pH值和溫度的增加，釩轉化率呈現先升后降的趨勢。在溶液pH值為6、檸檬酸與釩摩爾比為1.5、溶劑熱溫度為180 ℃條件下，合成的NVOPF材料呈現規則的立方塊狀結構，釩為正四價 (V⁴⁺)，在0.2C倍率下的首次放電容量為68 mAh/g，表現出良好的結構穩定性，第三圈庫倫效率為96%。該材料的高倍率性能和實際容量與理論值之間仍存在一定差距，主要受浸出液雜質的影響。此項研究為釩渣的高附加值利用及低成本鈉離子電池正極材料的制備提供了新的解決思路。

硫酸亞鐵提純制備磷酸錳鐵鋰正極材料及性能影響研究

曾曉君, 張勤, 蘇寶才, 謝元健, 蔡平雄

2025, 46(5): 163-169. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.017

摘要(31) HTML (18) PDF(7)

摘要:
采用硫酸法工藝在生產鈦白粉的過程中產生大量的副產品硫酸亞鐵，以提純后硫酸亞鐵作為原料，采用一步水熱法合成經濟價值更高的磷酸錳鐵鋰正極材料，研究原料中部分去除的鎂元素對磷酸錳鐵鋰正極材料的物理和電化學性能的影響。結果顯示，原料采用質量分數為6%的氟化銨為化學沉淀劑，得到鎂雜質脫除率為98.86%的硫酸亞鐵產品，合成的材料為不規則球形形貌正交晶系的磷酸錳鐵鋰材料，少量鎂雜質改變了材料中鋰離子的活動空間，使鋰離子遷移速率得到提升，合成的磷酸錳鐵鋰正極材料（LMFP/C-2）放電比容量在0.1C和2C下分別為135.24 mAh/g和86.16 mAh/g，在0.1C下循化100圈后放電比容量保持率可達到97.70%，所得產物稍優于高純度商業材料的性能。

初始織構對Ti-2Al-2.5Zr合金管材多道次皮爾格冷軋過程中組織演變的影響

吳靜怡, 范宇田, 邢遠, 王瑩, 欒佰峰

2025, 46(5): 170-176. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.018

摘要(30) HTML (13) PDF(10)

摘要:
皮爾格冷軋是一種良好的難變形管材制造技術，然而，多道次冷軋結合熱處理的復雜熱力加載歷史使得冷軋中管材不均勻變形顯著，導致管材微觀織構演變規律復雜。文中研究了熱軋和精鍛工藝制備的Ti-2Al-2.5Zr合金兩種不同初始織構坯料在三道次皮爾格冷軋過程中的組織演變及變形機制。通過微觀組織分析、極圖與反極圖表征以及Kearns因子和施密特因子（SF）的計算，研究了不同初始織構坯料對無縫管冷軋過程中組織演變的影響。結果表明，熱軋和精鍛坯料在三道次冷軋后微觀組織的晶粒尺寸接近，均呈現等軸晶粒；冷軋過程中，柱面滑移和錐面<c+a>滑移明顯被激活，錐面<c+a>滑移被證實為主要影響冷軋徑向晶粒強度的變形機制，Q值的變化導致晶粒c軸在周向（TD）和徑向（RD）之間傾轉；具有較大初始徑向織構強度（f_RD）的精鍛坯料在冷軋后表現出更強的徑向織構。此項研究為優化鈦合金管材的織構控制提供了理論依據。

模擬深水壓力對低成本鈦合金板管材應力腐蝕敏感性的影響

朱玉輝, 楊勝利, 黨恒耀, 江恬恬, 高福洋, 劉千里, 呂逸帆

2025, 46(5): 177-183. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.019

摘要(41) HTML (15) PDF(9)

摘要:
采用高壓釜測試系統開展低成本Ti6411板材和Ti52管材及船用TC4 ELI和Ti80合金模擬深水環境壓力（7.5 MPa）作用下的慢應變拉伸應力腐蝕試驗，腐蝕介質為3.5% NaCl溶液和干燥空氣，應變速率分別采用10^?5、10^?6/s和10^?7/s，獲取拉伸強度、斷后延伸率和應力腐蝕敏感性指數（I_SSRT）等參數，同時結合OM、SEM等方式觀察原始組織與斷口形貌，從而闡明低成本鈦合金板管材在模擬深水壓力作用下的應力腐蝕行為及其失效機制。結果表明：四種鈦合金材料的應力腐蝕最佳應變速率在10^?5～10^?6/s內，其中Ti6411板材在10^?5/s和10^?6/s兩種條件下，I_SSRT數值分別為10.0%和9.1%，具有較為明顯的應力腐蝕敏感性，而Ti52管材、TC4 ELI和Ti80合金的最大I_SSRT值均低于5%，應力腐蝕敏感性不明顯。片層狀Ti6411板材組織特征易產生應力集中效應，導致準解離斷裂，斷口表面存在黑色腐蝕產物，氧化膜破裂、選擇性陽極溶解和氫脆機制共同主導模擬深水環境應力腐蝕現象，施加的恒定壓力活化Cl^?，加速穿透氧化膜，從而破壞氧化膜穩定性，增加H含量聚合形成氫氣，拉應力加載和內部氫壓耦合作用可降低材料耐腐蝕性。

模擬深海環境中TC4 ELI合金的蠕變-疲勞行為

邊舫, 劉珂, 李夢莎, 王志煒, 王起, 孫冬柏

2025, 46(5): 184-189, 204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.020

摘要(42) HTML (20) PDF(12)

摘要:
針對TC4 ELI鈦合金在深海多因素耦合環境下的蠕變-疲勞損傷機制不明問題，通過高壓腐蝕試驗系統，模擬南海200、600 m和6000 m海水環境，系統研究了TC4 ELI合金的循環應力-壽命響應及損傷演化規律。試驗給出了不同環境條件下TC4 ELI合金的循環應力-疲勞壽命數據。結果表明，模擬深海環境中蠕變-疲勞的循環應力-壽命關系可以用Basquin方程表征；有保載時間的蠕變-疲勞比純疲勞的疲勞壽命顯著降低；同等加載條件下疲勞過程的斷裂應變量相當，疲勞壽命取決于應變增加的速率。掃描電鏡觀察到斷口表面多源裂紋萌生，無明顯擴展區，疲勞壽命主要為裂紋萌生壽命，表明深海環境與空氣中裂紋萌生機制不同。

無底柱分段崩落法開采崩落礦巖散體流動特性試驗研究

董秋平, 李翠, 張良兵, 楊承業, 馬志偉, 徐繼業, 李杰林

2025, 46(5): 190-197. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.021

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摘要:
崩落礦巖散體流動規律是影響無底柱分段崩落法中礦石損失率和貧化率的關鍵因素之一。基于攀西地區某地下礦崩落法開采特征，采用達孔量法開展了礦巖散體放出體形態測定試驗，并結合Particle flow code in 2 dimension（PFC2D）顆粒流軟件進行了數值模擬，分析散體流動特征及其對貧化損失率的影響。結果表明：數值模擬與室內試驗得到的放出體形態基本吻合，均呈現良好的橢球體發育特征；貧化損失率較高的主要原因是放出體的頂部、前方和兩側的廢石混入。基于此，提出了優化放礦口布置形式的改進建議，為礦山提高回收率提供了理論依據。

遼寧朝陽某高鈦高釩鐵精礦工藝礦物學及提質可行性研究

張藝曦, 陳茅, 王帥, 解焱欽, 陳鳳, 楊凌志, 郭宇峰, 姜濤

2025, 46(5): 198-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.05.022

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摘要:
遼寧朝陽地區發現了豐富的釩鈦磁鐵礦資源，其預選精礦的特征為具有高硅高鈦高釩的顯著特征。對該精礦進行工藝礦物學研究，探索進一步脫硅提質的可行性，對于該地區釩鈦資源的深度開發利用具有重要意義。運用選礦工藝礦物學研究方法，查明了該精礦的主要礦物及其嵌布關系，鐵精礦中有價礦物主要為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦及少量的赤鐵礦，脈石礦物主要為鐵橄欖石和長石等硅酸鹽礦物及少量的榍石。釩和鈦主要賦存在鈦磁鐵礦是導致鐵精礦高釩高鈦的主要原因，鈦磁鐵礦之中嵌布著細小粒度的脈石，導致了鐵精礦的高鈣、高硅特征。通過細磨后磁選的手段可以有效地將該精礦提質。而鈦磁鐵礦中緊密嵌布的細小脈石顆粒通過細磨較難充分解離，部分鈣、硅元素以常規細磨磁選較難去除，提質后精礦依然存在6.68%的SiO₂和3.22%的CaO。

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2025年第46卷第5期

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