2022, 43(2): 1-6.
doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.001
摘要:
通过氮原子取代不同位置的Ti或者O原子，构建了三种不同掺杂结构的氮掺杂TiO2：O-Ti-N、Ti-O-N和N-Ti-N。基于密度泛函理论，第一性原理计算研究了三种氮掺杂结构对于TiO2的晶体结构、能带结构、态密度和光学性质的影响。研究结果表明：三种掺杂结构都可以稳定地存在于TiO2中，符合文献报道。氮原子的掺杂显著降低了TiO2的禁带宽度。由于N 2p和O 2p之间的杂化作用，在禁带区域形成杂质能级，降低了激发电子向导带跃迁所需的能量。Ti-O-N掺杂结构的TiO2吸收光谱发生了明显的红移现象，说明该结构更有利于提高TiO2在可见光范围的光催化活性。
通过氮原子取代不同位置的Ti或者O原子，构建了三种不同掺杂结构的氮掺杂TiO2：O-Ti-N、Ti-O-N和N-Ti-N。基于密度泛函理论，第一性原理计算研究了三种氮掺杂结构对于TiO2的晶体结构、能带结构、态密度和光学性质的影响。研究结果表明：三种掺杂结构都可以稳定地存在于TiO2中，符合文献报道。氮原子的掺杂显著降低了TiO2的禁带宽度。由于N 2p和O 2p之间的杂化作用，在禁带区域形成杂质能级，降低了激发电子向导带跃迁所需的能量。Ti-O-N掺杂结构的TiO2吸收光谱发生了明显的红移现象，说明该结构更有利于提高TiO2在可见光范围的光催化活性。
2022, 43(2): 41-47.
doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.007
摘要:
为系统研究工业纯钛TA2拉伸性能及低周疲劳性能的各向异性，沿轧制方向（RD）、与RD呈30°方向（RD-30°）、与RD呈60°方向（RD-60°）及垂直轧制方向（TD）开展了室温拉伸及低周疲劳试验。结果表明：随着取样角度增加，屈服强度增加，屈强比上升，材料的塑性下降。基于Hollomon模型及Johnson-Cook模型对工业纯钛真实应力应变曲线进行预测，发现Hollomon模型预测精度更高。低周疲劳试验结果表明：不同取样方向的试样均呈现循环软化特征，随着取样角度增加，恒定应变幅下循环应力幅值增加，总的应变能密度增加，导致疲劳寿命呈下降趋势。不同取向试样的低周疲劳寿命满足Manson-coffin经验关系式。
为系统研究工业纯钛TA2拉伸性能及低周疲劳性能的各向异性，沿轧制方向（RD）、与RD呈30°方向（RD-30°）、与RD呈60°方向（RD-60°）及垂直轧制方向（TD）开展了室温拉伸及低周疲劳试验。结果表明：随着取样角度增加，屈服强度增加，屈强比上升，材料的塑性下降。基于Hollomon模型及Johnson-Cook模型对工业纯钛真实应力应变曲线进行预测，发现Hollomon模型预测精度更高。低周疲劳试验结果表明：不同取样方向的试样均呈现循环软化特征，随着取样角度增加，恒定应变幅下循环应力幅值增加，总的应变能密度增加，导致疲劳寿命呈下降趋势。不同取向试样的低周疲劳寿命满足Manson-coffin经验关系式。
2022, 43(2): 81-86.
doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.013
摘要:
为实现泥浆中四氯化钛及有价金属的高效回收利用，进行了四氯化钛泥浆真空旋转蒸发试验，并设计了真空搅拌蒸发系统。利用余热蒸汽加热四氯化钛，螺杆真空泵组提供较高真空度，搅拌桨叶对泥浆进行搅拌，所得四氯化钛干粉含湿率低于1%，四氯化钛回收率达99%，有效解决了四氯化钛泥浆难处理及泥浆中有价金属难回收的问题。且该系统运行对环境友好，设备运行效率高，自动化程度高，适用于大规模的四氯化钛生产。
为实现泥浆中四氯化钛及有价金属的高效回收利用，进行了四氯化钛泥浆真空旋转蒸发试验，并设计了真空搅拌蒸发系统。利用余热蒸汽加热四氯化钛，螺杆真空泵组提供较高真空度，搅拌桨叶对泥浆进行搅拌，所得四氯化钛干粉含湿率低于1%，四氯化钛回收率达99%，有效解决了四氯化钛泥浆难处理及泥浆中有价金属难回收的问题。且该系统运行对环境友好，设备运行效率高，自动化程度高，适用于大规模的四氯化钛生产。
2022, 43(2): 107-117.
doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.017
摘要:
钒钛磁铁精矿的入炉方式是攀钢优化高炉炉料结构的重要内容，对V和Ti在软熔滴落过程中的迁移以及Ti(C,N)的生成有重要影响。目前钒钛烧结矿是攀钢高炉的主要炉料，约一半的钒钛磁铁精矿通过烧结矿进入高炉。通过对钒钛烧结矿在软熔滴落过程中的物相组成和化学成分的变化规律进行研究发现，在烧结矿的软熔滴落过程中，Ti、V、Si、Mg、Al等元素逐渐从钛赤铁矿、钛磁铁矿、铁酸钙等物相迁移到渣相中，同时炉渣吸收焦炭的硫分和灰分。金属铁中Ti、Si、S和C的质量分数已达到甚至超过正常生产时的水平，V的质量分数虽远低于正常生产时的水平，但在金属铁中的收得率远高于Ti、Si、S。烧结矿炉渣冷却后形成的主要物相是黄长石，其次是钙钛矿和辉石。Ti和V主要赋存于钙钛矿中，其次是黄长石和辉石中。在软熔过程中，生成的碳氮化钛很少；在重熔滴落过程中，渣中碳氮化钛显著增加。
钒钛磁铁精矿的入炉方式是攀钢优化高炉炉料结构的重要内容，对V和Ti在软熔滴落过程中的迁移以及Ti(C,N)的生成有重要影响。目前钒钛烧结矿是攀钢高炉的主要炉料，约一半的钒钛磁铁精矿通过烧结矿进入高炉。通过对钒钛烧结矿在软熔滴落过程中的物相组成和化学成分的变化规律进行研究发现，在烧结矿的软熔滴落过程中，Ti、V、Si、Mg、Al等元素逐渐从钛赤铁矿、钛磁铁矿、铁酸钙等物相迁移到渣相中，同时炉渣吸收焦炭的硫分和灰分。金属铁中Ti、Si、S和C的质量分数已达到甚至超过正常生产时的水平，V的质量分数虽远低于正常生产时的水平，但在金属铁中的收得率远高于Ti、Si、S。烧结矿炉渣冷却后形成的主要物相是黄长石，其次是钙钛矿和辉石。Ti和V主要赋存于钙钛矿中，其次是黄长石和辉石中。在软熔过程中，生成的碳氮化钛很少；在重熔滴落过程中，渣中碳氮化钛显著增加。
2022, 43(2): 192-196.
doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.029
摘要:
主要介绍新版标准GB/T 3620.1-2016的历史演变，修订的原因、依据、内容，以及工业纯钛牌号与材料标准的关系。最后，阐述了过渡期易出现的问题及预防措施，以期为标准在后续引用、生产、验收过程提供指导，加深对新版标准的理解，从而更全面、系统地掌握和应用新版标准。
主要介绍新版标准GB/T 3620.1-2016的历史演变，修订的原因、依据、内容，以及工业纯钛牌号与材料标准的关系。最后，阐述了过渡期易出现的问题及预防措施，以期为标准在后续引用、生产、验收过程提供指导，加深对新版标准的理解，从而更全面、系统地掌握和应用新版标准。
摘要：
针对低品位钒渣生产高纯五氧化二钒工艺的生产流程，从提高钒回收率、降低生产资源及能源消耗、提高多钒酸铵品位、提高五氧化二钒品位、降低产品杂质等多方面进行了系统性研究，使钒渣转换率达到86%以上，多钒酸铵品位达到89.5%以上，五氧化二钒品位达到99%以上，各项杂质含量和高密度金属夹杂物控制等达到高端客户美国大型跨国集团肯纳、雷丁钛合金企业的要求。
针对低品位钒渣生产高纯五氧化二钒工艺的生产流程，从提高钒回收率、降低生产资源及能源消耗、提高多钒酸铵品位、提高五氧化二钒品位、降低产品杂质等多方面进行了系统性研究，使钒渣转换率达到86%以上，多钒酸铵品位达到89.5%以上，五氧化二钒品位达到99%以上，各项杂质含量和高密度金属夹杂物控制等达到高端客户美国大型跨国集团肯纳、雷丁钛合金企业的要求。
摘要：
总结回顾了中国钛白粉工业2019、2020年的各项行业数据和表现，分析了当前面临的形势及发展趋势，认为高质量发展成为钛白粉行业未来发展的主旋律，钛白粉产能集中度虽有提高，但洗牌效应短期内难以呈现，这也是行业发展的一个难题，另外行业监管、氯化法钛原料问题、环保及清洁生产问题仍不容忽视。
总结回顾了中国钛白粉工业2019、2020年的各项行业数据和表现，分析了当前面临的形势及发展趋势，认为高质量发展成为钛白粉行业未来发展的主旋律，钛白粉产能集中度虽有提高，但洗牌效应短期内难以呈现，这也是行业发展的一个难题，另外行业监管、氯化法钛原料问题、环保及清洁生产问题仍不容忽视。
摘要：
为了实现以非提钛方法对高钛型高炉渣的综合利用，利用其含TiO2可制备光催化剂的特点，以攀钢高钛型高炉渣掺杂硝酸钴为原料，采用液相法掺杂并烧结制备掺杂Co的光催化剂，在紫外光下，考察了煅烧温度、掺杂量及煅烧时间对模拟污染物亚甲基蓝溶液降解率的影响。结果表明：在煅烧温度600 ℃、Co-Ti质量掺杂比（w(Co): w(Ti)）0.03、煅烧时间2 h时，制备的掺杂Co光催化剂降解率达到89.0%，比未掺杂之前提高了32.4%。
为了实现以非提钛方法对高钛型高炉渣的综合利用，利用其含TiO2可制备光催化剂的特点，以攀钢高钛型高炉渣掺杂硝酸钴为原料，采用液相法掺杂并烧结制备掺杂Co的光催化剂，在紫外光下，考察了煅烧温度、掺杂量及煅烧时间对模拟污染物亚甲基蓝溶液降解率的影响。结果表明：在煅烧温度600 ℃、Co-Ti质量掺杂比（w(Co): w(Ti)）0.03、煅烧时间2 h时，制备的掺杂Co光催化剂降解率达到89.0%，比未掺杂之前提高了32.4%。
摘要：
随着全钒液流电池等产业的快速发展，作为关键原料的高纯五氧化二钒，其需求日益增加。在高纯五氧化二钒的众多制备工艺中，氯化法因具有高效清洁、选择性高、产品纯度高等显著优势受到越来越多的关注。针对氯化法制备高纯五氧化二钒的三个关键技术环节：钒原料氯化过程的热力学、动力学和氯化工艺、粗三氯氧钒精制以及三氯氧钒转化制备五氧化二钒的研究进展结合相关文献进行系统评述，其中二次钒资源的高效利用，粗三氯氧钒选择性水解四氯化钛以及三氯氧钒催化氧化制备高纯五氧化二钒是各环节未来的发展方向，此外，开展氯化法制备高纯五氧化二钒的中间试验及关键装备技术的开发是未来实现产业化生产的重点及难点。
随着全钒液流电池等产业的快速发展，作为关键原料的高纯五氧化二钒，其需求日益增加。在高纯五氧化二钒的众多制备工艺中，氯化法因具有高效清洁、选择性高、产品纯度高等显著优势受到越来越多的关注。针对氯化法制备高纯五氧化二钒的三个关键技术环节：钒原料氯化过程的热力学、动力学和氯化工艺、粗三氯氧钒精制以及三氯氧钒转化制备五氧化二钒的研究进展结合相关文献进行系统评述，其中二次钒资源的高效利用，粗三氯氧钒选择性水解四氯化钛以及三氯氧钒催化氧化制备高纯五氧化二钒是各环节未来的发展方向，此外，开展氯化法制备高纯五氧化二钒的中间试验及关键装备技术的开发是未来实现产业化生产的重点及难点。
摘要：
针对某厂生产的Y1Cr13不锈钢在轧制过程产生劈头开裂的问题，采用金相显微镜、扫描电子显微镜、小样电解等分析检测方法，从夹杂物微观形貌角度对钢劈头开裂样中硫化物的微观形貌特征进行了表征分析，并探究了Y1Cr13不锈钢轧制时劈头开裂形成的原因。结果表明：该不锈钢轧材存在大量长条状硫化物，硫化物长宽比较大，长宽比分布在3以内的夹杂物占比为65.4%，长宽比大于3的夹杂物占比为34.6%，硫化物的国标评级为：粗系4.5级，细系5.5级，德标评级为3-3级；钢中过多的热脆细长条状硫化锰和锰铁硫化物是劈头开裂的主要原因。采用镁、碲等新工艺可对硫化物形态进行改质，将其控制为球形或纺锤形，并提高硫化物硬度，轧制时不易变形；通过适当减少钢中的[S]含量以及提高钢中Mn/S等措施可减少钢中的(Mn，Fe)硫化物。
针对某厂生产的Y1Cr13不锈钢在轧制过程产生劈头开裂的问题，采用金相显微镜、扫描电子显微镜、小样电解等分析检测方法，从夹杂物微观形貌角度对钢劈头开裂样中硫化物的微观形貌特征进行了表征分析，并探究了Y1Cr13不锈钢轧制时劈头开裂形成的原因。结果表明：该不锈钢轧材存在大量长条状硫化物，硫化物长宽比较大，长宽比分布在3以内的夹杂物占比为65.4%，长宽比大于3的夹杂物占比为34.6%，硫化物的国标评级为：粗系4.5级，细系5.5级，德标评级为3-3级；钢中过多的热脆细长条状硫化锰和锰铁硫化物是劈头开裂的主要原因。采用镁、碲等新工艺可对硫化物形态进行改质，将其控制为球形或纺锤形，并提高硫化物硬度，轧制时不易变形；通过适当减少钢中的[S]含量以及提高钢中Mn/S等措施可减少钢中的(Mn，Fe)硫化物。
摘要：
利用透射电镜（TEM）对纳米二氧化钛的形貌和粒度进行分析后，将纳米二氧化钛制成乳胶漆、汽车漆、家具漆和防腐漆，对其进行耐候性、随角异色等性能分析。结果表明，金红石纳米二氧化钛可大幅度提高乳胶漆的耐候性、耐水性、耐碱性和耐洗刷性能，可提高家具漆和防腐漆的耐候性；纳米二氧化钛和铝粉配合制成的汽车漆具有随角异色效果，二氧化钛的粒度对其随角异色性能有很大影响，平均粒径为280 nm的普通颜料钛白改性铝粉漆无随角异色效果，平均粒径为35 nm的纳米二氧化钛改性铝粉漆有显著的随角异色效果，并且随纳米二氧化钛加量的增加，其不同角度的颜色差异增大。
利用透射电镜（TEM）对纳米二氧化钛的形貌和粒度进行分析后，将纳米二氧化钛制成乳胶漆、汽车漆、家具漆和防腐漆，对其进行耐候性、随角异色等性能分析。结果表明，金红石纳米二氧化钛可大幅度提高乳胶漆的耐候性、耐水性、耐碱性和耐洗刷性能，可提高家具漆和防腐漆的耐候性；纳米二氧化钛和铝粉配合制成的汽车漆具有随角异色效果，二氧化钛的粒度对其随角异色性能有很大影响，平均粒径为280 nm的普通颜料钛白改性铝粉漆无随角异色效果，平均粒径为35 nm的纳米二氧化钛改性铝粉漆有显著的随角异色效果，并且随纳米二氧化钛加量的增加，其不同角度的颜色差异增大。
摘要：
随着国内各钢铁企业高炉配加经济性较高的高铝原料的增加，炉渣中Al2O3含量增加，渣铁流动性变差，给高炉冶炼带来一系列问题。以CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2五元渣系为研究对象，通过相图理论计算结合试验研究和炉渣结构分析，研究了高铝渣中不同TiO2含量（低钛：5%，中钛：15%，高钛：25%）对高铝高炉渣黏度、熔化性温度的影响，并通过炉渣结构研究解析了影响炉渣物化性能的原因。结果表明：固定碱度R2为1.25，TiO2质量分数增加至25%过程中，炉渣熔化温度先下降后增高，当TiO2质量分数为7%时，炉渣液相析出相由斜长石类的钙铝硅酸盐(Ca2Al2SiO7)转变为高熔点钛酸钙（CaTiO3），其熔点为1975 ℃，炉渣熔化温度增加；TiO2含量由低钛5%增加至高钛25%时，炉渣黏度和熔化性温度均降低。温度越高，炉渣流动性越好，渣中TiO2以[TiO6]8-八面体结构存在，可使渣中复杂硅氧网状结构解体；TiO2含量由5%增加至25%时，炉渣中复杂结构单元Si(Q2 + Q3)的含量降低，简单结构单元Si(Q0 + Q1)的含量升高，Si(Q2 + Q3)/Si (Q0 + Q1)降低，炉渣结构简单化，即炉渣中无论是在低钛、中钛、还是高钛含量，TiO2在炉渣中起炉渣修饰子作用，对降低炉渣黏度、改善炉渣流动性有积极作用，可作为高铝冶炼调控手段之一。
随着国内各钢铁企业高炉配加经济性较高的高铝原料的增加，炉渣中Al2O3含量增加，渣铁流动性变差，给高炉冶炼带来一系列问题。以CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2五元渣系为研究对象，通过相图理论计算结合试验研究和炉渣结构分析，研究了高铝渣中不同TiO2含量（低钛：5%，中钛：15%，高钛：25%）对高铝高炉渣黏度、熔化性温度的影响，并通过炉渣结构研究解析了影响炉渣物化性能的原因。结果表明：固定碱度R2为1.25，TiO2质量分数增加至25%过程中，炉渣熔化温度先下降后增高，当TiO2质量分数为7%时，炉渣液相析出相由斜长石类的钙铝硅酸盐(Ca2Al2SiO7)转变为高熔点钛酸钙（CaTiO3），其熔点为1975 ℃，炉渣熔化温度增加；TiO2含量由低钛5%增加至高钛25%时，炉渣黏度和熔化性温度均降低。温度越高，炉渣流动性越好，渣中TiO2以[TiO6]8-八面体结构存在，可使渣中复杂硅氧网状结构解体；TiO2含量由5%增加至25%时，炉渣中复杂结构单元Si(Q2 + Q3)的含量降低，简单结构单元Si(Q0 + Q1)的含量升高，Si(Q2 + Q3)/Si (Q0 + Q1)降低，炉渣结构简单化，即炉渣中无论是在低钛、中钛、还是高钛含量，TiO2在炉渣中起炉渣修饰子作用，对降低炉渣黏度、改善炉渣流动性有积极作用，可作为高铝冶炼调控手段之一。
摘要：
为了实现纯钛板坯在钢铁工业加热炉中的加热过程自动化控制，测量了TA1工业纯钛在21.6 ～975 ℃的密度、比热、热扩散系数等参数，计算了导热系数，分析了这些参数的变化规律，得到纯钛的晶格结构转变温度约为885 ℃，并在此基础上开发了TA1钛坯加热自动控制模型，实现了在钢铁工业加热炉中高质量加热钛坯。工业试验结果表明，模型计算温度与钛坯出炉实测温度相差在9 ℃之内，表明该热物性参数及加热控制模型准确、可靠，满足工业化生产的要求。
为了实现纯钛板坯在钢铁工业加热炉中的加热过程自动化控制，测量了TA1工业纯钛在21.6 ～975 ℃的密度、比热、热扩散系数等参数，计算了导热系数，分析了这些参数的变化规律，得到纯钛的晶格结构转变温度约为885 ℃，并在此基础上开发了TA1钛坯加热自动控制模型，实现了在钢铁工业加热炉中高质量加热钛坯。工业试验结果表明，模型计算温度与钛坯出炉实测温度相差在9 ℃之内，表明该热物性参数及加热控制模型准确、可靠，满足工业化生产的要求。
摘要：
采用电子束选区熔化针对不同成形方向进行打印，利用扫描电子显微镜（SEM）和金相显微镜（OM）研究了电子束选区熔化成形Ti-6Al-4V合金的组织特征，获得了成形后Ti-6Al-4V合金力学性能，揭示了成形方向选择对力学性能的影响规律。结果表明：横向打印产品材料抗拉强度能够达到986 MPa、屈服强度能够到达880 MPa、延伸率能够到达11.2%，明显优于纵向打印产品材料的性能；横向打印材料在打印过程中冷却速度较快，β相先转化成α′马氏体，最后分解为α+β相组成的网篮组织；纵向打印材料在打印过程中材料被反复加热，最终形成魏氏组织（过热组织）。
采用电子束选区熔化针对不同成形方向进行打印，利用扫描电子显微镜（SEM）和金相显微镜（OM）研究了电子束选区熔化成形Ti-6Al-4V合金的组织特征，获得了成形后Ti-6Al-4V合金力学性能，揭示了成形方向选择对力学性能的影响规律。结果表明：横向打印产品材料抗拉强度能够达到986 MPa、屈服强度能够到达880 MPa、延伸率能够到达11.2%，明显优于纵向打印产品材料的性能；横向打印材料在打印过程中冷却速度较快，β相先转化成α′马氏体，最后分解为α+β相组成的网篮组织；纵向打印材料在打印过程中材料被反复加热，最终形成魏氏组织（过热组织）。
摘要：
在查明攀西地区某钒钛磁铁矿多元素分析和目的矿物成分的基础上，针对该矿石的选铁尾矿进行了磁选、重选、电选、浮选工艺研究，揭示了各工艺对不同脉石矿物的去除规律。在此基础上，确定了两种工艺流程，采用粗粒电选-细粒浮选流程，可获得精矿钛品位47.11%、回收率22.17%的指标；采用强磁精全浮流程，可获得精矿钛品位47.05%、回收率22.08%的指标。
在查明攀西地区某钒钛磁铁矿多元素分析和目的矿物成分的基础上，针对该矿石的选铁尾矿进行了磁选、重选、电选、浮选工艺研究，揭示了各工艺对不同脉石矿物的去除规律。在此基础上，确定了两种工艺流程，采用粗粒电选-细粒浮选流程，可获得精矿钛品位47.11%、回收率22.17%的指标；采用强磁精全浮流程，可获得精矿钛品位47.05%、回收率22.08%的指标。
摘要：
从2020年我国钛工业钛精矿、海绵钛、钛锭、钛材等品种的产能、产量、应用和进出口等数据分析了我国钛工业的整体情况，并对目前行业存在的问题提出了建议。
从2020年我国钛工业钛精矿、海绵钛、钛锭、钛材等品种的产能、产量、应用和进出口等数据分析了我国钛工业的整体情况，并对目前行业存在的问题提出了建议。
摘要：
从2020年全球钒资源概况，五氧化二钒、偏钒酸铵、钒铁和钒氮合金等品种的产能、产量、需求、进出口贸易和市场价格等方面阐述和分析了钒工业的整体情况，并介绍了2020年全球钒电池领域发生的主要大事件。依据目前国内外钒行业运行态势对后市进行了展望，认为全球钒扩能态势短期内不会大改，钒产品供过于求的状态将促使价格呈现盘整回归态势。“双碳”背景下的中国市场依旧是全球钒需求的主场，钒氮合金亦将成为钒产品近中期的发展趋势，钒企间的协同创新将促进钒产业逐步呈现良性“竞合”局面。
