钢铁钒钛

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张云, 叶国华, 梁雪崟, 项新月, 荣一阳, 宋昌溆

2023, 44(2): 1-8. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.001

摘要(1002) HTML (62) PDF(30)

摘要:
评述了近些年我国在页岩钒矿直接酸浸提钒强化与活化方面的研究进展。结果表明：助浸剂可强化与活化对页岩钒矿晶格结构的破坏作用，其中，含氟助浸剂因浸出效果好、成本低而在工业上得到广泛应用，但大量使用氟化物会加大废水处理的难度；氧化剂能将不溶的低价钒氧化为可溶的高价钒，其一般配合含氟助浸剂使用。混合酸浸出即采用含氟酸与硫酸按一定比例混合，可以达到强化与活化目的，为页岩钒矿浸出提钒提供了一条新的思路。加压浸出可以强化钒的浸出效果，但对设备要求严格，仍处于试验研究阶段。微波协助浸出、超声波协助浸出及微生物浸出作为新型浸出技术，在技术和设备发展水平上具有一定局限性。绿色高效助浸剂的研发仍将是今后的主要方向，与此同时，应不断加深对新型强化与活化浸出技术基础理论的探讨，以为后续技术与设备的革新及未来的产业化应用提供理论支撑。

含钒溶液制备五氧化二钒的研究现状

伍珍秀

2023, 44(2): 9-19. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.002

摘要(293) HTML (54) PDF(45)

摘要:
含钒溶液主要采用铵盐沉淀、水解沉淀、三聚氰胺沉淀、还原沉淀等方法，获得钒化合物煅烧制备五氧化二钒。综述了碱性铵盐沉钒、弱酸性铵盐沉钒、酸性铵盐沉钒、水解沉钒、三聚氰胺沉钒，以及还原沉钒工艺的研究现状及优缺点，并综合分析了各沉钒工艺的pH值范围、铵耗量、五氧化二钒纯度及研究热点，指出未来产业化沉钒工艺必然会根据原料特点，结合终端产品、经济成本和环保需求，往多元化沉钒集成工艺发展；未来从钒溶液中制备五氧化二钒的实验室研究方向主要集中在高浓度钒液杂质及机理研究，沉钒新工艺研发。

镁热法生产海绵钛过程反应器温度场模拟研究

李吉帆, 盛卓, 李开华, 孙浩山, 张小辉, 李冬勤, 李亮, 周杰, 陈秀敏

2023, 44(2): 20-27. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.003

摘要(136) HTML (18) PDF(23)

摘要:
以7.5 t“I”炉实际尺寸为基础，建立镁热法生产海绵钛还原炉物理模型，模拟还原过程中炉内温度场分布。研究发现，在TiCl₄中心加料工况下，反应器由内向外，在横向和纵向均形成明显的温度梯度，从反应中心区至器壁温度逐渐降低，且上部氩气区域温度明显低于反应区熔体温度。提高TiCl₄给料速度，延长连续给料时间均能使反应区最高温度和平均温度呈现上升趋势。对于7.5 t“I”型炉，当料速低于280 kg/h时，反应释放热量低于风冷区的散热量，生产中需要对反应器进行补热，当给料速度从200 kg/h提高至400 kg/h时，3 h内反应区最高温度由986.5 ℃上升至1167.4 ℃。当器壁控制温度由820 ℃降低至750 ℃时，反应中心温度降低约18 ℃，即增大器壁与反应中心温度梯度有利于促进炉内熔体散热。通过建立合理的壁温控制和加料、排料制度，能够避免海绵钛出现硬芯，改善产品质量。

海绵钛为原料制备Ti₃AlC₂粉体研究

蒲鑫, 朱学军, 邓俊, 张毅, 杨涛, 王俊

2023, 44(2): 28-33. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.004

摘要(113) HTML (32) PDF(13)

摘要:
以海绵钛为钛源，海绵钛∶铝∶碳=3∶1.2∶1.8的比例混合，采用无压烧结的方法合成Ti₃AlC₂粉体。探讨保温温度在1000 ℃和1100 ℃下烧结产物结果，以及不同保温时间对试验结果的影响，同时在工艺上还采用了熔盐法探究掺杂NaCl或KCl对无压烧结制备Ti₃AlC₂的纯度的影响。试验结果表明，在氩气保护条件下，1100 ℃烧结出的产物纯度最好，采用熔盐法工艺中，掺杂盐所得产物中仍以1100 ℃的产物纯度最好，并且掺杂$ \text{NaCl} $的产物纯度高于掺杂$ \text{KCl} $。同时保温时间不足会导致杂质Ti₂AlC相与TiC相过多，保温时间过长也会导致产物分解。最终试验确定以海绵钛:铝:碳:盐的摩尔比例3∶1.2∶1.8∶2.5置于通氩气的管式炉中升温至1100 ℃，保温0.5 h的产物纯度最高，可达到90%。

煅烧过程中锌系与铝系钛白粒子演变规律的对比研究

刘婵, 路瑞芳, 吴健春, 石瑞成

2023, 44(2): 34-39. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.005

摘要(157) HTML (32) PDF(14)

摘要:
分别选取攀枝花某钛白粉厂锌系盐处理和铝系盐处理后的窑前压榨料作为试验原料，开展从室温到990 ℃匀速升温的煅烧过程中二氧化钛粒子性质变化规律研究。首先，通过水分分析仪分析了煅烧过程中不同温度下的样品水分变化，表明800 ℃以上基本不存在结构脱水。进一步通过纳米激光粒度仪和SEM对粒子粒径和形貌进行考察，表明脱水过程中先形成边界清晰的团聚体，脱水完全后，团聚体逐渐解体，一次粒子逐渐长大，边界逐渐清晰。当金红石含量达到98%以上时，TiO₂粒子SEM平均粒径随着温度升高而增大的同时，粒径标准差也随之增大。脱硫对TiO₂粒子表面zeta电位影响较脱水更加明显，且金红石含量的变化对粒子表面zeta电位变化影响显著。

钙化提钒尾渣碳酸氢铵脱硫及酸浸提钒工艺研究

王俊, 孙啟武, 王安东, 吴永川, 陈海涛, 朱学军, 陈丹丹, 毛雪华, 张毅, 邓俊

2023, 44(2): 40-47. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.006

摘要(113) HTML (41) PDF(11)

摘要:
针对钙化提钒尾渣难以实现有效提钒利用的现状，提出采用碳酸氢铵脱硫-酸性浸出的工艺对钙化提钒尾渣进行处理。研究了脱硫过程中反应温度、碳酸氢铵加入量、液固比对脱硫效果的影响；酸浸过程中温度、pH、液固比对提钒效果的影响，并采用曲面响应的研究手段进行了条件优化，获得了最佳反应参数。结果表明：在脱硫反应温度为30 ℃，碳酸氢铵用量与脱硫理论值之比为1.4∶1，脱硫液固比（L∶S）=5∶1时，脱硫率为94.58%；在酸浸温度30 ℃，酸浸液固比L∶S=6∶1，酸浸pH=1.0的条件下，尾渣钒的浸出率为56.79%。通过曲面响应试验得到了最佳工艺参数：浸出pH为0.977，浸出温度为39.36 ℃，液固比4.455∶1。在该条件下，钒的浸出率的预测值为56.80%，验证性试验浸出率为56.77%，比预测值仅低0.03个百分点。研究结果表明该工艺操作简单，脱硫率高，提钒效果较好，有利于钙化提钒尾渣的有效利用，具有良好的发展前景。

MXene/磷化钴复合材料电催化制氢性能研究

李金洲, 陈超, 党杰

2023, 44(2): 48-54. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.007

摘要(174) HTML (79) PDF(14)

摘要:
针对传统电催化剂材料导电性差、活性位点易堵塞等问题，采用高导电性和优异亲水性的二维碳化钛钒(MXene)作为催化剂负载基底，在此基础上与具有高比表面积的金属有机框架衍生的磷化钴结合制备电解水制氢阴极材料。利用X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、密度泛函理论计算（DFT）和电化学测试等手段，研究了复合电极材料的晶体结构、表面形貌特征、活性位点电子结构和电化学特性。结果表明，有机配体中的碳氮元素能有效调节电极材料中活性位点的电子结构，从而改善吸脱附动力学条件；二维MXene进一步降低了电极材料电荷转移电阻，所制备的催化剂在10 mA/cm²电流密度时仅需要114 mV的过电位，且长时间工作后依然保持稳定。研究结果为制备高性能非贵金属析氢催化剂提供了参考和思路。

溶液燃烧合成法制备Zr掺杂的BaTiO₃介电陶瓷及其储能性能研究

燕美伶, 左承阳, 李江艳, 曹知勤, 余子函, 朱丹雨, 潘小莉

2023, 44(2): 55-60. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.008

摘要(84) HTML (34) PDF(11)

摘要:
介电陶瓷电容器具有超高的功率密度和超快的充放电速度，在能量回收系统、脉冲大功率领域等具有重要的应用前景。以硝酸钡、钛酸丁酯、硝酸氧锆、甘氨酸以及硝酸为原料，柠檬酸为络合剂，硝酸锰为助烧剂，采用溶液燃烧法制备了Zr掺杂的 BaTi_(1-x)Zr_xO₃(BTZ_x)介电陶瓷。分别采用 X 射线衍射仪和扫描电子显微镜对BTZ_x介电陶瓷样品进行了物相和微观形态分析。利用精密阻抗分析仪和铁电分析仪研究了BTZ_x 介电陶瓷样品的介电和储能性能。研究结果表明，Zr⁴⁺的引入细化了陶瓷晶粒，提高了击穿强度,增加了离子混乱度，有效减小了剩余极化。当x=0.20时，获得优异的储能性能：在350 kV/cm下，可释放能量密度和储能效率分别达到 1.60 J/cm³ 和 88.5%。

固溶和时效温度对铸态TC18合金组织性能的影响

牟芃威, 吕书锋, 杜赵新

2023, 44(2): 61-66. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.009

摘要(147) HTML (42) PDF(19)

摘要:
钛合金具有相变复杂性以及相变敏感性，制备状态下的高强钛合金其显微组织及力学性能与对应的固溶-时效工艺直接相关。该研究对名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe的TC18钛合金进行固溶-时效处理，对比研究不同固溶温度以及时效温度对其显微组织及力学性能的影响。结果表明，固溶-时效热处理对合金性能提升效果显著，固溶处理使合金基体中残存的初生α相粗化，其他区域形成过饱和固溶体，在接下来的时效过程中，β基体析出细小针状次生α相。在两种α相的配合影响下，合金整体强度提升明显。

工业纯钛TA2压载荷下含表面裂纹板应力强度因子

张雨宸, 姚锡铭, 裴琦, 周昌玉, 贺小华

2023, 44(2): 67-76. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.010

摘要(198) HTML (37) PDF(9)

摘要:
以压载荷下工业纯钛TA2含表面裂纹板为研究对象。采用有限元方法，建立了压载荷下含复合型半椭圆表面裂纹板模型，计算了裂纹体应力强度因子，研究了裂纹倾角β、裂纹相对深度a/t、裂纹相对形状a/c、裂纹面摩擦系数μ和侧压系数λ对应力强度因子的影响。结果表明：裂纹倾角，裂纹相对形状对应力强度因子影响显著，裂纹相对深度对应力强度因子影响不明显。摩擦系数和测压系数的增大可明显减小应力强度因子，抑制剪切破坏。最后基于应力强度因子有限元解，回归得到了适用于受单轴压载下含半椭圆表面裂纹板的应力强度因子K_Ⅱ和K_Ⅲ解。研究结果对工业纯钛TA2压载荷下含半椭圆表面裂纹结构安全性评价具有参考价值。

TA9钛合金高温拉伸变形行为的研究

董晓锋, 王冠军, 张明玉, 杨再江, 杨学新, 叶红川, 高填

2023, 44(2): 77-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.011

摘要(94) HTML (46) PDF(8)

摘要:
采用高温拉伸试验，得到TA9钛合金在800～920 ℃温度范围内和应变速率为0.001～0.125 s⁻¹条件下的应力应变曲线，分析在拉应力条件下，变形温度、应变速率和流变应力三者之间的关系，构造了Arrhenius双曲正弦函数本构方程，并进行了应变修正，绘制出变形量为20%和50%时的热加工图，总结出不同变形条件下合金显微组织演变规律。结果表明：流变应力随变形温度的提高和应变速率的降低而降低，由本构方程计算出两相区变形激活能为569.453 kJ/mol，热加工图中的失稳区主要有四个区域，分别是在800～845 ℃和870～920 ℃时，应变速率在大于0.07 s⁻¹和0.002～0.03 s⁻¹处。此外，断裂位置显微组织中α相沿着合金变形的方向被拉长，α晶界变成锯齿状，这与动态回复过程中α向沿亚晶界破碎、分割和晶界突出有关。当变形温度一定时，等轴α晶粒尺寸随应变速率的提高而减小，当应变速率一定时，等轴α晶粒尺寸随温度的升高而变大。

SiC_f/TC11复合材料拉伸行为研究

郝鹏, 孟凡玲, 杨丽娜, 王玉敏

2023, 44(2): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.012

摘要(79) HTML (30) PDF(7)

摘要:
采用磁控溅射先驱丝法和热等静压工艺制备SiC_f/TC11复合材料，研究了SiC_f/TC11复合材料室温和500 ℃拉伸性能及断裂机制。结果表明，SiC_f/TC11复合材料室温和500 ℃抗拉强度分别为1 530 MPa和1 553 MPa，明显高于基体TC11钛合金，与TC11钛合金相比，抗拉强度分别提升了～57%和～133%，纤维增强效果显著。通过观察SiC_f/TC11复合材料室温、500 ℃拉伸断口和纵剖面断裂特征，指出了室温和500 ℃拉伸断裂机制主要包括反应层多次断裂、纤维一次断裂、纤维多次断裂、纤维-基体界面脱粘、纤维拔出、W芯-SiC界面脱粘、基体断裂、包套断裂等，揭示了SiC_f/TC11复合材料室温和500 ℃拉伸载荷下多组元失效断裂过程。

钒作中间层的TC4钛合金与316L不锈钢双道激光焊接

余腾义, 陈树海, 刘珂, 贾旭, 陈容

2023, 44(2): 92-97. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.013

摘要(116) HTML (35) PDF(11)

摘要:
采用TC4钛合金和316L不锈钢作为母材，纯钒作为中间层材料，进行了双道激光焊接试验。研究了焊接速度、光束偏移量对焊缝成形、显微组织、力学性能的影响，并进行了分析测试。结果表明：在钛合金一侧的钒中间层可发生一定程度的熔化，但界面近域均为固溶体，对接头的力学性能影响较小。在钒与不锈钢一侧，钒中间层与不锈钢呈钎焊界面，钒发生一定程度的溶解与扩散，形成扩散层。随着钢侧光束偏移量的增加，V/Fe界面扩散层的厚度减小，偏移量为0.3 mm时，界面扩散层厚度达到35.8 μm，此时抗拉强度最高达到406.9 MPa，断裂位置为钒/不锈钢界面处，断口呈韧性断裂特征。

磁控溅射与电子束蒸发制备Ti薄膜性能的研究

李兆营

2023, 44(2): 98-102. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.014

摘要(86) HTML (156) PDF(18)

摘要:
为了研究不同制备方法对薄膜性能的影响，分别利用磁控溅射法和电子束蒸发法在长有500 nm厚的SiO₂薄膜的Si(100)晶圆上制备了生长速度为1.0 nm/s，厚度为100 nm的Ti薄膜，并对薄膜的厚度、表面形貌、电阻、反射率及应力进行了测试。相比于电子束蒸发法，磁控溅射法制备的薄膜表面晶粒更加均匀致密，表面缺陷少，粗糙度较小，薄膜具有更低的电阻、应力以及更高的反射率。试验结果表明，磁控溅射法制备的薄膜电性能优于电子束蒸发法。电子束蒸发法制备的薄膜应力具有较大的变化范围，可用于多层膜之间的应力匹配调试。同时，也可以通过减少薄膜表面结构缺陷，减小薄膜表面粗糙度来提高薄膜的性能。

以含钛碳化渣为集料制备碳纤维导电水泥砂浆

方喆禹, 邓科兴, 黄根, 唐晨钧, 宣明, 王东, 冉松林

2023, 44(2): 103-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.015

摘要(122) HTML (35) PDF(25)

摘要:
以含钛高炉渣的碳化产物（含钛碳化渣）为集料，以碳纤维为导电相，制备了导电水泥砂浆。测试了含钛碳化渣-碳纤维水泥砂浆在不同碳纤维含量下的抗折、抗压强度和电阻率，并与标准砂-碳纤维水泥砂浆进行了性能比较。结果显示，以含钛碳化渣替代标准砂作为集料，不仅能显著提升碳纤维水泥砂浆的抗压和抗折强度，使其满足建筑水泥砂浆的要求，还将导电水泥砂浆的渗流阈值从0.5 %降低至0.2 %。当碳纤维含量为2.0 %时，以含钛碳化渣作为集料的水泥砂浆表现出优异的性能：28 d抗压和抗折强度分别为39.9 MPa和10.2 MPa，湿润条件下电阻率为10.7 Ω·m，干燥条件下电阻率为10.9 Ω·m。该研究既为含钛高炉渣的再利用提供了一种新思路，也为导电水泥基复合材料的制备提供了新选择。

铁尾矿无溶剂法绿色高效制备ZSM-5分子筛

刘润琪, 朱燕玉, 陈星月, 张鹏

2023, 44(2): 111-117. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.016

摘要(102) HTML (26) PDF(7)

摘要:
针对河北承德某地区铁尾矿硅铝含量高的特点，以该尾矿为原料制备ZSM-5分子筛。目前，以固体废弃物为原料合成分子筛通常采用水热法，合成工艺复杂、单釜利用率低且产生废水，严重限制了以固体废弃物为原料合成分子筛的大规模应用。该研究提出以无溶剂法合成ZSM-5分子筛，在分子筛合成过程中无液体溶剂参与，因此更加绿色环保。研究表明，ZSM-5分子筛最佳合成参数为：HDA/SiO₂=0.1、Na₂CO₃·10H₂O/SiO₂=0.4，150 °C晶化6 d，此时得到的ZSM-5分子筛同时具有介、微复合孔结构，其中微孔表面积为213.2 m²/g，外表面积为95.53 m²/g。此外，无溶剂法合成分子筛的元素利用率高于传统水热法，无溶剂法Si和Al的元素利用率分别为94.83%、95.89%，而水热法仅为80%左右。

高钛型高炉渣混凝土回弹法地区测强曲线试验研究

汪杰, 梁月华, 蔡润, 李吉

2023, 44(2): 118-123. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.017

摘要(138) HTML (47) PDF(7)

摘要:
在“碳达峰、碳中和”背景下，攀枝花地区推广应用高钛型高炉渣作为粗、细骨料制备混凝土。为提高回弹法检测高钛型高炉渣混凝土强度的准确度，运用高钛型高炉渣粗、细骨料制备强度等级为C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70，边长为150 mm的高钛型高炉渣混凝土立方体试块，饱水养护7 d后自然养护21 d，再将其放入室内加速碳化箱加速碳化0、3、7、14、28 d，进行回弹—抗压—碳化深度测定试验。根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）推定混凝土强度值与实际抗压强度对比，分析回弹值、碳化深度与实际抗压强度值之间的关系，研究表明：直接运用《规程》测定混凝土回弹强度值普遍低于实际抗压强度值，差值较大，结果过于保守；在《规程》测定值基础上加10 MPa快速判定高钛型高炉渣混凝土回弹强度，精度高于《规范》推定値；基于回弹值、实际强度关系，结合碳化程度修正，运用最小二乘法拟合建立了精度更高的回弹法测定攀西地区高钛型高炉渣混凝土抗压强度的地区测强曲线$ f_{cu,i}^c = {\text{0}}{\text{.380 3}}R_{\text{m}}^{{\text{1}}{\text{.362 7}}} \cdot {\text{1}}{{\text{0}}^{{{( - 0}}{\text{.008 3}}{{{d}}_{\text{m}}}{\text{)}}}} $。

钛矿渣-磷石膏复合制备超硫酸盐水泥试验研究

董丽卿, 蒋勇, 王国敏, 王宗义

2023, 44(2): 124-131. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.018

摘要(112) HTML (37) PDF(12)

摘要:
采用磷石膏、钛矿渣、熟料和硅酸钠配制了10组超硫酸盐水泥，对基体的抗压强度、水化放热、水化产物进行了研究，并对纤维增强后的抗折强度、拉伸强度和抗冲击强度进行测试。结果表明，熟料和钛矿渣均能有效提升超硫酸盐水泥的抗压强度，并能促进水化放热和二次水化反应。较优的水泥配比为磷石膏∶钛矿渣∶熟料∶硅酸钠=25∶60∶13∶2，此时抗压强度达到42.1 MPa。玄武岩纤维可显著提高超硫酸盐水泥的抗折强度和抗冲击强度，表现为：当掺入0.3% 6 mm纤维时，试件的抗折强度提升了27.0%；掺入0.6%的12 mm纤维时，抗冲击强度提高了120.3%。拉伸试验结果表明，玄武岩纤维对提升水泥的极限拉伸强度不利，但能提高水泥的拉伸应变能力。

高强钢板坯凝固过程模拟与工艺优化

张攀, 时朋召, 谢世正, 梁亮, 徐李军, 王明林

2023, 44(2): 132-140. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.019

摘要(124) HTML (44) PDF(19)

摘要:
以凝固参数测定和铸坯表面温度测量结果为验证边界条件，应用ProCAST软件对960QT钢板坯连铸过程中的传热和凝固过程进行了模拟，分析了拉速、过热度对铸坯温度场、液芯长度的影响，得出在拉速为0.9 m/min，过热度为23 ℃工况下，960QT板坯的凝固终点位置距离弯月面18.43 m；在浇注温度为1535 ℃时，拉速每增加0.1 m/min，凝固末端位置向后移动2.7 m左右；在拉速为0.9 m/min时，过热度每增加10 ℃，凝固末端位置向后移动0.4 m左右。此外，对轻压下系统的压下位置和压下量进行了优化，由3个扇形段压下改为2个扇形段压下，6、7段压下量改为2.0、2.5 mm。工艺优化后，铸坯中心偏析和中心疏松得到明显改善，中心碳偏析指数由1.85降至1.09。

板坯连铸过程热收缩变形行为研究

吴晨辉, 吴国荣, 张敏, 谢鑫, 李阳, 曾建华

2023, 44(2): 141-146. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.020

摘要(86) HTML (24) PDF(8)

摘要:
连铸过程铸坯已凝固坯壳因冷却降温发生热收缩变形，该变形是制定连铸机基础收缩辊缝的重要依据。以板坯连铸过程为对象，建立了三维热-力耦合有限元模型，揭示了板坯连铸过程已凝固坯壳沿厚度方向热收缩变形规律。结果表明，浇铸过程中坯壳热收缩变形不断增大，在凝固终点位置热收缩出现短时加速增大趋势，铸机末端位置坯壳宽向中心位置热收缩约8 mm；板坯宽向不同位置热收缩变形存在较明显差异，由宽向中心至铸坯角部方向，已凝固坯壳厚度方向热收缩变形呈先减小后增大趋势。随着拉速增加，相同铸流位置热收缩变形减小，拉速增加0.1 m/min，铸机末端位置的坯壳宽向中心与宽向1/8位置热收缩减小约1.2 mm。研究结果为优化铸机基础收缩辊缝，改善因不合理基础辊缝导致的铸坯内部质量问题提供了数据支撑。

磷元素对Fe-Mn阻尼合金性能影响研究

李江文, 李大航, 李琳, 侯华兴, 赵刚

2023, 44(2): 147-152. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.021

摘要(86) HTML (31) PDF(9)

摘要:
Fe-Mn基阻尼合金是近些年来发现的一种新型金属阻尼材料。以Fe-Mn基阻尼合金为研究对象，对经不同固溶温度（800、900、1000 ℃）处理后的Fe-Mn、Fe-Mn-P阻尼合金的力学性能、耐蚀性能、阻尼性能进行了测试，利用EBSD进行了显微组织结构表征。结果表明：磷元素添加提高了阻尼合金的屈服强度，有利于提高合金的耐腐蚀性能，但极大地恶化了阻尼合金的低温韧性，降低了阻尼合金的阻尼性能。在800 ℃固溶状态下，Fe-Mn-P合金阻尼性能最佳，随着固溶温度的升高，Fe-Mn-P阻尼合金强度降低，阻尼性能降低；ε/ε和ε/γ界面密度是影响Fe-Mn-P阻尼合金阻尼性能的重要因素。

Ti-Nb微合金化高速护栏钢连续冷却组织转变规律研究

李焱祺, 甘晓龙, 刘亚军, 王成, 张卓宇

2023, 44(2): 153-159. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.022

摘要(99) HTML (17) PDF(9)

摘要:
利用热模拟试验机、OM、TEM等试验设备，研究了Ti-Nb微合金化高速护栏钢的连续冷却组织转变规律，建立了试验钢的CCT曲线。研究结果表明：当冷速为0.5 ℃/s时，试验钢中的奥氏体发生铁素体-珠光体相变；当冷速大于1 ℃/s时，开始发生贝氏体相变；当冷速为10～20 ℃/s时，既发生铁素体-贝氏体相变又发生马氏体相变；当冷速≥30 ℃/s时，发生贝氏体-马氏体的相变。随着冷速的增加，试验钢的硬度也随之增大。在不同冷速下钢中均存在（Ti, Nb）C析出物，且在钢中呈弥散分布，在低冷速条件下，钢中析出物的体积分数较大，尺寸较小，具有一定的析出强化效果。

卷取温度对Ti-Nb微合金钢微观组织和力学性能的影响

关建辉, 曲锦波, 丁美良

2023, 44(2): 160-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.023

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摘要:
利用试验轧机和热处理炉进行了低碳Ti-Nb微合金钢的模拟轧制和卷取试验，研究卷取温度对微观组织和力学性能的影响。结果表明，随着卷取温度的降低，钢的相变过程逐步由扩散型相变过渡到切变型相变，微观组织由等轴铁素体依次转变为多边形铁素体、粒状贝氏体、板条贝氏体；由于析出强化和相变强化的综合作用，卷取态试验钢强度先降低后升高，延伸率持续降低；卷取过程微合金碳氮化物的析出强化导致卷取态试验钢强度高于空冷态试验钢，且随着卷取温度的降低，卷取态试验钢较空冷态试验钢强度的增量逐步降低；Ti-Nb微合金钢的卷取温度设定在560～630 ℃时，钢屈服强度744～754 MPa，延伸率19%～20.9%，可获得良好的综合性能。

热处理工艺对2.0 GPa级冷轧热成形钢组织性能的影响

薛仁杰, 曹晓恩, 赵林林, 刘鹏, 高云哲

2023, 44(2): 167-172. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.024

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摘要:
采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）等方法，对不同热处理温度下2.0 GPa级热成形钢显微组织与力学性能进行表征与分析。结果表明：随着奥氏体化温度的提高，屈服强度和抗拉强度呈现上升趋势，而断后伸长率呈现先升高后下降的趋势。经过890 ℃保温370 s，以100 ℃/s冷速淬火至室温，可获得抗拉强度2025 MPa，断后伸长率10.2 %，强塑积达到20.66 GPa%的良好性能。随着奥氏体化温度提高，可降低C、Mn元素偏析程度，改善马氏体带状组织，避免马氏体带状组织引起不协调变形，延缓产生裂纹源与提高材料塑性。

焊接工艺对汽车控制臂焊接变形的影响

王大锋, 张广和, 胡全达, 任政, 姜彤

2023, 44(2): 173-178. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.025

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摘要:
以汽车控制臂焊接构件作为研究对象，利用SYSWELD软件对控制臂构件的焊接热输入和焊接顺序进行优化。结果表明：当焊接热输入偏小时（2015～2266 J/cm），控制臂上下片之间的角焊缝焊根位置会出现未焊透缺陷；当焊接热输入适中时（2527～2701 J/cm），角焊缝能获得较好的焊缝熔宽和熔深。此外，对比分析不同焊接顺序下控制臂的残余应力和变形，发现采用先中间后两边（①④③⑤⑥②⑦⑧）的焊接顺序有利于降低控制臂整体的残余应力峰值；采用其它的焊接顺序时，控制臂整体的残余应力峰值较高，焊接变形也较大。试验与仿真结果对比表明，仿真结果的准确性较高，利用有限元仿真能优化汽车控制臂的焊接工艺，提高控制臂产品的焊接质量。

低频电源频率对GCr15电渣锭中液析碳化物的影响

苏云龙, 朱春丽, 张龙飞, 王蒙俊, 项淼苗, 施晓芳, 常立忠

2023, 44(2): 179-186. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.026

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摘要:
为了进一步提高电渣锭的凝固质量，设计了低频电渣重熔炉，研究了不同频率对电渣锭中液析碳化物的影响。采用扫描电镜观察了液析碳化物的形貌、成分，并在光学显微镜下观察了GCr15轴承钢电渣锭中液析碳化物的尺寸变化。研究结果表明，相比于工频时，低频可以有效降低碳化物数量，特别是对于边部和2/3R处，碳化物数量下降幅度较大，在频率为0.4 Hz时下降幅度最大，分别为71.05%和48.00%。不管是边部、芯部还是2/3R处，低频均能降低液析碳化物的最大尺寸。特别是对边部和2/3R处碳化物的影响最大，边部最大尺寸从工频时的11.64 μm减小至0.4 Hz时的7.39 μm，减小了36.51%；2/3R处最大尺寸从工频时的20.58 μm减小至0.4 Hz时的12.61 μm，减小了38.73%。

超高强度钢A100本构方程与动态再结晶行为

林发驹, 李雄, 吴铖川

2023, 44(2): 187-193. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.027

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摘要:
使用Gleeble-3500热模拟试验机对A100超高强度钢在应变速率为0.01～10 s⁻¹、变形量为 63.3% 、变形温度为850～1200 ℃条件下的流变应力行为进行了试验研究，并结合微观组织分析了不同变形条件下动态再结晶行为。结果表明：A100钢热压缩变形中流变应力随温度的增加而降低，随应变速率的增加而增加。在850 ℃变形时主要发生动态回复，在变形温度为900～1200 ℃、应变速率为0.01～10 s⁻¹均发生动态再结晶。基于Arrhenius双曲正弦模型，利用线性回归方法建立了高强钢A100的本构方程，为A100钢的数值模拟和热加工工艺的制定提供了理论基础。

基于TRIZ理论的连铸钢包自动开浇工艺设计

曹磊, 张珊珊, 韩提文, 曹珍, 张绅逸, 刘欣爱

2023, 44(2): 194-199. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.028

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摘要:
基于TRIZ理论，建立了连铸钢包开浇系统的功能模型，通过因果链原因分析法，确定了产生问题的关键原因；充分应用技术冲突、物理冲突、物质-场模型以及效应等工具对连铸钢包开浇工艺进行了改进，产生了8种创新解。针对某厂80 t钢包具体情况，通过方案对比优选出最佳方案，即采用真空复合滑板控流结构。实施后取得了良好的效果，钢包自动开浇率达到97%以上，虽然与采用传统的引流砂开浇工艺的自开率基本持平，但是降低了钢中大颗粒夹杂物产生量，有效解决了传统引流砂开浇工艺带来的引流砂污染钢液的顽疾。

38MnVS6非调质钢中硫化物碲改质工业实践

刘增平, 李杰, 沈伟, 付建勋

2023, 44(2): 200-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.02.029

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摘要:
分析了未改质和改质后的38MnVS6钢中硫化物形态及评级，研究了碲对钢中硫化物二维及三维形貌的影响；通过对成品棒材力学性能的检测分析，研究了碲对38MnVS6非调质钢力学性能的影响。结果表明：碲改质过后钢中硫化物评级从细系3.0级，粗系2.0级下降为细系2.0级，粗系1.5级，法标评级由F级改质为C级；碲改质后钢中90%左右的硫化物长宽比控制在6以内，50%以上控制在1~3，未改质钢中硫化物大多数为长条状，改质过后以断续状和椭球状为主；改质过后38MnVS6非调质钢的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率等力学性能指标均符合技术要求。

留言板

2023年第44卷第2期

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