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2021年  第42卷  第5期

综述与专论
2020年全球钒工业发展报告
吴优, 陈东辉, 刘武汉, 孙朝晖, 张邦绪
2021, 42(5): 1-9. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.001
摘要(1566) HTML (287) PDF(335)
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。

钒钛分离与提取
钒钛磁铁海砂矿还原过程有价元素变化规律的研究
胡佩伟, 胡超, 胡兵, 谢志诚, 郑富强, 刘臣
2021, 42(5): 10-17. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.002
摘要(485) HTML (53) PDF(79)
摘要:
以印尼某钒钛磁铁海砂矿为研究对象,通过XRD分析探明其主要成分和物相组成,并在热力学分析基础上探讨了该矿的还原特性和有价元素变化规律。利用微波加热同时以生物质炭作为直接还原的还原剂对海砂矿进行还原-磨选试验,微波加热有利于强化海砂矿的还原过程。结果表明,在C/Fe为0.6,还原焙烧温度1200 ℃下还原150 min,可获得金属化率为98.28%的还原产物;在矿浆浓度50%,磨矿时间为40 min,磁场强度为0.08 T的条件下,可获得铁品位为85.1%、铁回收率94.01%的精矿粉,以及TiO2品位为28.95%,回收率为71.98%,V2O5品位为2.14%,回收率为56.82%的尾矿粉,有效实现了铁和钒钛的分离富集。
不同钙含量钒渣的物相结构对钙化提钒的影响
余唐霞, 温婧, 孙红艳, 李芳芳, 姜涛
2021, 42(5): 18-23. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.003
摘要(332) HTML (25) PDF(53)
摘要:
以钙含量较低的西昌钒渣为基准,向其中添加不同含量CaO并重熔结晶得到不同钙含量的钒渣,利用XRD和SEM-EDS分析方法探究钒渣物相组成和微观结构随其钙含量变化的演变规律,查明不同钙含量钒渣钙化焙烧熟料的物相变化及对钒浸出率的影响。结果表明:随钒渣中CaO质量分数升高,尖晶石晶粒尺寸逐渐增大,橄榄石相Fe2SiO4逐渐转变为Ca2SiO4。当CaO含量升高至9.7%时,部分钛由钛铁尖晶石转移到钙钛矿。进一步升高CaO含量至13.7%时,尖晶石出现明显不规则化,且硅酸盐相逐渐复杂化。钙含量较低钒渣的钙化焙烧产物主要为焦钒酸钙,当钙含量超过3.7%后正钒酸钙开始生成。钙含量为2.7%的钒渣熟料钒浸出率最高为87.52%,进一步增加钙含量,钒浸出率略有下降,此时钒渣中原有的钙含量对钙盐焙烧添加剂用量和钒浸出率将产生影响。
碱性低钒粉料提钒技术试验研究
伍珍秀
2021, 42(5): 30-33. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.005
摘要(370) HTML (61) PDF(40)
摘要:
某碱性粉料主要成分为硫酸钠,含V2O5 3.4%。该类碱性粉料无法直接酸溶、碱溶,如果直接焙烧再提钒,钒被氧化后,钒和大量硫酸钠均进入溶液中,形成一种低钒高钠的低钒溶液,后续从溶液中回收钒更困难。以该碱性低钒粉料为提钒原料,以水为溶剂溶解过滤后,可分离出87.94%的钒进入滤渣中,该滤渣中含V2O5 34%。对富含钒的滤渣开展了直接酸溶、碱溶、钠化焙烧提钒探索试验,选择钠化焙烧-水浸工艺对滤渣开展提钒技术研究,试验结果表明:滤渣干重100 g外配30 g碳酸钠,780 ℃煅烧90 min,焙烧熟料水浸,钒提取率可达97.96%,钒总收率可达86.15%。该技术研究为此类碱性低钒粉料提供一条提钒新思路。
沉钒母液中铬的综合回收研究进展
宋悦, 吴桂选, 应子文, 魏琦峰, 任秀莲
2021, 42(5): 34-41. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.20.21.05.006
摘要(282) HTML (95) PDF(51)
摘要:
介绍了沉钒母液中铬的回收,包括化学沉淀法、离子交换法、吸附法、电解法和溶剂萃取法在内的五种常见的回收方法,阐述了各自的工艺路线和基本原理,分析总结了它们的优缺点。根据沉钒母液的特点,指出企业应该在不同的需求下,合理地选择相应的回收方法。经过综合比较,认为具有选择性强、能耗低、萃取剂易再生和机械化程度高等优势的溶剂萃取法,具有更好的应用前景,值得投入更多的精力去开发新型萃取剂。
Ti元素对σ(FeV)物相稳定性的影响
谢毅, 鲜勇, 冯龙
2021, 42(5): 42-46. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.007
摘要(325) HTML (36) PDF(37)
摘要:
为研究大尺寸过渡金属元素Ti对σ(FeV)物相稳定性的影响,通过电弧熔炼的方法制备了不同Ti含量的FeV合金,对其进行了物相鉴定和显微硬度分析。结果表明:随Ti含量从5%增加至15%,合金物相逐步从复杂结构的σ(FeV)物相转变为简单的体心立方α(FeV),由于Ti原子的固溶强化以及后续的σα相变,显微硬度呈现出先升高后降低的变化规律。Ti元素的引入降低了σ(FeV)物相的稳定性,抑制σ相的形成,原因在于随Ti含量增加,Ti元素削弱了σ相中d-d电子共价键合的主导地位,且更有利于形成配位数16的配位多面体,不满足形成σ(FeV)相的几何尺寸要求。
钒钛材料与应用
粉末冶金法制备Ti4AlN3及其性能研究
郭辉, 李喜坤, 宋园园, 孙骞, 黄轶文
2021, 42(5): 47-53. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.008
摘要(283) HTML (132) PDF(44)
摘要:
采用粉末冶金法制备 Ti4AlN3三元层状金属陶瓷,研究不同的原料粉末、烧结温度和保温时间对其纯度的影响。利用X射线衍射仪(XRD)对烧结试样进行定性分析,并基于Rietveld法完成TOPAS定量分析,扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分别表征Ti4AlN3的微观形貌和微区成分。结果表明,以Ti、Al和TiN 粉末为原料可以制备高纯Ti4AlN3块体。当保温时间为2 h、烧结温度1400 ℃时可制备出纯度较高(wTi4AlN3=98.03%)的Ti4AlN3陶瓷;与其他MAX相相比,Ti4AlN3的硬度较低,试验中随着载荷的增大,硬度值趋近于2.8 GPa。
真空感应悬浮熔炼(TiC+TiB)增强钛基复合材料组织及高温拉伸性能研究
王振玲*, 于玉城, 李睿智, 李强, 韩嘉平, 马兰
2021, 42(5): 54-61. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.009
摘要(547) HTML (46) PDF(139)
摘要:
利用真空感应悬浮熔炼炉制备了(TiC+TiB)/Ti-6Al-4Sn-8Zr-0.8Mo-1.5Nb-1W-0.25Si复合材料,增强体占比分别为0%、2%、4%(体积比)。利用金相显微镜、SEM、XRD、TEM和高温拉伸试验机研究了其显微组织和高温拉伸性能。结果表明:钛合金主要由α-Ti相和Ti2ZrAl相组成,Ti2ZrAl相分布在α-Ti片层交界位置。同时,复合材料中还存在多边形块状TiC和TiB长晶须。钛合金组织为典型的魏氏组织,在β-Ti晶粒内α-Ti相长成近平行排列的长针状。钛基复合材料中随着增强体数量增加,α-Ti长径比显著减小,β-Ti晶粒细化。在650~700 ℃范围钛基复合材料强度显著提高,2%增强体复合材料在650 ℃强化效果最优,4%增强体复合材料在700 ℃强化效果最优。温度超过700 ℃后,增强体强化效果减弱。复合材料塑性总体较低。钛基复合材料强化方式为细晶强化、固溶强化和载荷传递强化。高温拉伸时钛基复合材料的断裂方式为脆性断裂。
异厚板激光拼焊接头动态拉伸性能数值仿真方法研究
郑帮智, 田晓琳, 王泽龙, 唐新新
2021, 42(5): 62-68. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.010
摘要(3835) HTML (68) PDF(54)
摘要:
研究了异厚板HC340LA和HC260LA低合金高强钢激光拼焊工艺,对焊接接头进行了X射线探伤、静态拉伸、金相组织和显微硬度检测与分析。结果表明,异厚低合金高强钢通过激光拼焊工艺可以得到成形良好的焊缝,焊缝组织以柱状马氏体为主。焊缝经探伤无明显可见气孔、夹渣等缺陷,拉伸试样断裂位置位于薄板母材一侧上,且焊缝融合区硬度明显高于母材。针对激光拼焊接头进行了动态拉伸试验和数值仿真分析,研究了共节点模型与试验的差异性、区域效应和厚度效应对应力应变的影响规律。研究表明,采用共节点数值模型进行动态拉伸仿真,其应变值远大于试验测得的应变值。焊缝相关联的母材区域可直接调控应力应变的分布情况,可通过区域效应调控应变的大小,厚度效应调控应力的大小。
一种近α钛合金管在热轧过程中位向对组织球化的影响
祝文沙, 潘明艳
2021, 42(5): 69-73, 98. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.011
摘要(210) HTML (12) PDF(29)
摘要:
研究了一种近α钛合金管在热轧过程中发生的动态球化规律。通过金相组织分析和电子背散射衍射(EBSD)技术对管材外表面附近和中间部位进行观察,结果发现:在热轧过程中,管材外表面附近的α相球化率很高,球化后的组织大角度晶界变多而小角度晶界变少;中间部位的α相球化程度受晶体学位向影响很大。通过计算不同晶体学取向α相的施密特因子,发现基面滑移和柱面滑移在轧向(RD)和弦向(TD)均有较大的施密特因子(>0.3)时,很容易发生球化。当α相仅有一种滑移系且仅在一个方向有较大的施密特因子时,则很难被球化。
亚微米级α相氧化铝粉体在锂离子电池PE隔膜涂层中的应用
罗金华, 赵能
2021, 42(5): 74-78. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.012
摘要(234) HTML (27) PDF(22)
摘要:
D50=1.08 μm的α-氧化铝粉体原料,通过物理法机械球磨制备亚微米级α-氧化铝粉体,然后将其应用在锂离子电池隔膜涂覆改性方面。将亚微米级α-氧化铝粉体应用于锂离子电池PE隔膜涂层,对比了涂覆前后PE隔膜性能的改变。结果表明:涂层致密平整,氧化铝颗粒均匀分布在PE隔膜表面,膜厚2.5 μm,涂覆后面密度增加了4.0 g/m2,透气度增加0.482 s/mL,纵向和横向的热收缩率分别降低了1.3%和0.3%,拉伸强度分别提升了26.4 MPa和3 MPa。
钒对汽车高强钢组织和性能的影响
杨亚琴, 孙宪超
2021, 42(5): 79-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.013
摘要(275) HTML (15) PDF(29)
摘要:
在汽车用高强钢中添加不同含量的合金元素钒,并进行了高强钢显微组织、耐磨损性能和拉伸性能的测试与分析。结果表明,合金元素钒的添加有利于细化钢的内部组织,提高高强钢的耐磨损性能和拉伸性能。随钒含量从0增至0.24%,高强钢的磨损体积先减小后增大,抗拉强度和屈服强度逐步增大,断后伸长率先增大后减小,高强钢的耐磨损性能和拉伸性能先提高后下降。与不添加钒相比,添加0.16%钒时高强钢的磨损体积减小29.6%,抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别增大14.4%、20.9%、12.8%。
理化检验
激光诱导荧光技术在氯化法钛白氧化炉混合效果分析中的应用
孙洪涛, 倪小敏, 王玥, 解为清, 杨国强
2021, 42(5): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014
摘要(461) HTML (78) PDF(27)
摘要:
氯化法生产钛白是现今国际上钛白工业的主流生产技术,而氧化反应器的结构设计是氯化法生产钛白的一项关键技术。TiCl4和O2的混合情况对于钛白粉的颗粒粒径及分布、颗粒晶型等产品性能有决定性作用,进而影响到产品的质量。因此,掌握不同工况条件下两种物料气流混合效果,对于氧化反应器的设计以及实际操作参数的优化具有重要意义。然而,现有的研究工作表明,传统的测量技术难以适应复杂流场的高速、非稳定等特性,迫切需要高精度的现代诊断技术。该研究从试验方法上进行了创新,采用无扰动非接触的激光诱导荧光技术(LIF)测量了不同工况下模拟反应器内不同位置处的气体浓度分布,研究了两股气体在不同结构氧化炉及不同物料比下的混合效果及其变化规律,找出了影响混合效果的关键因素。该研究为氧化炉的结构设计和操作工艺条件的控制提供必要的参考,为相关理论模型和数值仿真提供重要的试验参数,对于促进我国钛白生产工艺的发展具有重要的科学意义和实际意义。
钒渣亚熔盐提钒生产过程中钒铬硅分析方法研究
章伟, 王宝华, 刘超, 刘丽颖, 吕慧, 朱建岩
2021, 42(5): 92-98. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.015
摘要(330) HTML (62) PDF(33)
摘要:
研究钒渣亚熔盐提钒生产过程中钒铬硅分析方法。采用过硫酸铵氧化-硫酸亚铁铵滴定法联合测定钒铬含量:在15%~20%的硫酸酸度下,过硫酸铵氧化钒为五价,同时六价铬被还原为三价,消除铬干扰,以此测定钒量;在4%~6%的硫酸酸度下,加入银盐、过硫酸铵,同时氧化钒铬,以此测定钒铬合量,差减法计算铬量。采用硅钼蓝光度法测定结晶溶液中硅浓度,加入亚硫酸钠还原钒铬,消除钒铬干扰;以酚酞为指示剂,加入硫酸,调节硅钼黄生成时酸度为0.3 mol/L;选择波长660 nm处测量显色液吸光度,绘制工作曲线,计算硅浓度。同时进行方法精密度和加标回收试验,结果令人满意。
资源环境与节能
硫酸法钛白废酸资源化利用现状及展望
高广言, 高利坤, 饶兵, 王飞旺, 沈海榕
2021, 42(5): 99-108. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.016
摘要(947) HTML (160) PDF(98)
摘要:
钛白废酸中含有可观的资源,废酸的再加工与增值正逐渐成为钛颜料工业的焦点。针对硫酸法钛白副产废酸的回收与利用现状展开综述,主要介绍了废酸在提取金属元素、浸出金属元素、回收硫酸以及工业生产方面的应用,并在此基础上,对今后钛白废酸资源化利用的发展做了相关展望,以期为相关行业的从业者带来废酸利用方面的参考。
温度对转炉气化脱磷渣再利用脱磷的影响
佟帅, 李晨晓, 王书桓, 薛月凯, 郭瑞华, 周朝刚, 孙华康
2021, 42(5): 109-114. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.017
摘要(298) HTML (49) PDF(41)
摘要:
采用理论分析与试验验证相结合的方法,研究了转炉气化脱磷渣循环再利用时的脱磷能力。以焦粉还原转炉渣制备气化脱磷渣,理论分析不同还原温度对气化脱磷渣的磷容量和磷分配比的影响规律。由理论分析得知:随着还原温度的升高,经还原后的炉渣的磷容量和磷分配比均增加。在实验室中采用气化脱磷渣进行铁水脱磷热态试验,设温度为单变量,研究气化脱磷渣再利用时的脱磷效果,结果表明:转炉气化脱磷渣具有新的脱磷能力,反应前期脱磷效果显著。随着温度的增加,气化脱磷渣脱磷能力降低,脱磷速度变慢,符合热力学规律。
硫酸法钛白废酸浓缩换热器堵塞成因分析
王海波, 王奎, 孙科, 马维平
2021, 42(5): 115-119, 125. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.018
摘要(284) HTML (29) PDF(31)
摘要:
通过化学组成分析和XRD分析,明确了硫酸法钛白废酸换热器堵塞物为以硫酸钙、一水硫酸亚铁及偏钛酸为主的混合物,三者分别来源于20废酸中硫酸钙、硫酸亚铁及硫酸氧钛。在实验室研究了废酸温度及浓度对硫酸钙、硫酸亚铁及硫酸氧钛浓度的影响,研究结果表明:在废酸温度为107 ℃,废酸浓度由18.41%提升至49.93%时,硫酸钙、硫酸亚铁及硫酸氧钛的浓度分别由1.26、126.29、10.76 g/L降低至0.19、13.23、0.16 g/L。现场浓缩废酸各级的硫酸钙、硫酸亚铁及硫酸氧钛浓度变化规律及数据与实验室研究规律及数据基本一致。研究结果为后续解决换热器堵塞提供了重要的数据及理论支撑。
不锈钢精炼渣在电炉热态利用试验研究
赵海泉
2021, 42(5): 120-125. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.019
摘要(239) HTML (83) PDF(24)
摘要:
在不锈钢精炼渣热态利用性质分析基础上,结合电炉为钢水粗炼、电能熔炼特点,开展了热态注余渣在电炉冶炼利用的试验研究。试验研究表明,电炉利用热态注余渣不仅有助于高碱度液渣快速形成,提高脱硫效率,降低石灰消耗3 kg/t,降低轻烧白云石1.2 kg/t,降低萤石消耗1.8 kg/t;而且回收了注余渣余热,吨钢电耗降低5~10 kWh,同时改善了EAF冶炼条件,降低了钢水氧化损耗,降低还原硅铁消耗1.5~2 kg/t,缩短了冶炼时间3~5 min/炉。就钢渣资源利用、节能减排方面,该研究成果对精炼渣利用发展具有借鉴作用。
钢铁冶金与材料
微波辅助解离钒钛磁铁矿有限元分析及试验研究
周钰沣, 钱功明, 程翔宇
2021, 42(5): 126-131. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.020
摘要(423) HTML (37) PDF(41)
摘要:
以攀西钒钛磁铁矿为研究对象,通过有限元模拟,从理论上进行了微波对其选择性解离的可行性分析,开展了微波功率和处理时间对其解离的影响试验。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积检测、粒度分析等方法探究了微波处理对钒钛磁铁矿解离特性的影响规律。结果表明,在微波功率3 kW,处理时间40 s的条件下,矿石可快速升温至600 ℃;经微波处理后,矿石内部出现许多明显裂纹,矿石比表面积和孔隙体积分别提高46.04%和83.45%;磨矿产品中−0.160 mm和−0.074 mm粒级的产率可分别提高21.47%和16.68%,邦德磨矿功指数下降8.13%。磁选试验表明,微波处理可使精矿铁品位提高2.34%,铁回收率提高1.13%。由此说明微波处理有助于钒钛磁铁矿的选择性解离,提高选别效果。
Ar-H2O-H2气氛下Fe-C-Mn薄带脱碳试验研究
孟凡峻, 艾立群, 洪陆阔, 周玉青, 周美洁, 刘新亮
2021, 42(5): 132-137. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.021
摘要(230) HTML (19) PDF(17)
摘要:
为研究Ar-H2O-H2气氛下含锰铁碳合金薄带不同锰含量、脱碳温度对脱碳效果的影响,以初始碳含量为3.90%,锰含量分别为0、0.30%、0.49 %的1 mm厚的含锰铁碳合金薄带为研究对象,在Ar-H2O-H2的弱氧化性气氛下进行脱碳试验,通过对不同气氛条件下薄带表面进行XRD检测分析,表明脱碳气氛PH2O/PH2不宜超过0.53。分别在1293、1353、1413 K温度下脱碳5、10、20、30 min。结果表明:在一定范围内随合金薄带中锰含量的增加,平均脱碳量增加;脱碳温度的升高显著提高了薄带的平均脱碳量。
三相氩气搅拌钢包内界面行为及混合现象的数值模拟
杨亚迪, 赵晶, 崔剑征
2021, 42(5): 138-148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.022
摘要(464) HTML (58) PDF(52)
摘要:
采用多相流体积法,根据模型设计参数对某钢厂180 t钢包建立了氩气/钢液/钢渣三相流动数学模型,运用CFD软件Fluent模拟研究了钢包底吹氩气过程中的三相流界面行为及混合现象。基于流体力学理论,计算并分析了底吹氩搅拌钢液过程中双透气砖布置位置和底吹氩气流量对钢包内速度流场、钢-渣界面行为及混匀时间的影响规律。结果表明,在钢包底吹氩过程中,双透气砖的布置位置对钢包内流场效果影响较大,底吹氩气流量则对钢-渣界面行为及混匀时间影响较大。当双透气砖间夹角为135°、距包底中心距离为0.6R、底吹氩气流量为600 L/min时,钢包内流场分布较好,对钢液的搅拌效果最佳。
连铸板坯电磁搅拌技术的发展现状及讨论
杨宝, 张慧, 王明林, 王学兵, 刘斌, 刘帅
2021, 42(5): 149-157. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.023
摘要(596) HTML (40) PDF(72)
摘要:
简述了连铸板坯电磁搅拌技术的发展过程和现存问题,重点阐述了连铸板坯生产过程中结晶器内和二冷区电磁搅拌的工作原理和技术特点,对电磁搅拌器的安装位置进行了归纳,同时总结了板坯结晶器电磁搅拌和二冷区电磁搅拌的研究现状,探究了影响板坯电磁搅拌效果的因素及其主次关系,归纳了用于二冷区电磁搅拌支撑辊的作用及需继续探究的方向,分析了板坯电磁搅拌技术对铸坯内元素分布和等轴晶区间隙率的影响,为以后的板坯电磁搅拌研究者提供参考。
退火温度对钒微合金化780 MPa级冷轧双相钢组织性能的影响
余灿生, 张龙超, 郑之旺, 龚慧, 张达富
2021, 42(5): 158-163. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.024
摘要(310) HTML (21) PDF(47)
摘要:
将钒微合金化试验钢分别加热至780、800、820 ℃和840 ℃保温一段时间后,依次经过缓慢冷却、快速冷却、模拟镀锌后,空冷至室温。研究结果表明,780 ℃退火时微观组织均匀性较差且发现未溶解的碳化物,导致强度和塑性均不佳。随着退火温度的升高,铁素体尺寸及分数逐渐降低,中低温转变产物含量逐步增加且其尺寸有所粗化。当退火温度为800 ℃时,马氏体含量达到最大,当退火温度进一步升高时,马氏体含量有所降低,而贝氏体含量则有所增加,导致抗拉强度在800~840 ℃范围内变化不大,而延伸率先升高后降低。当退火温度为820 ℃ 时,带钢获得较佳的力学性能,屈服强度、抗拉强度、屈强比、断后伸长率A80和扩孔率分别为486 MPa、835 MPa、0.58、16.0%和27%。
含镁非调质钢中尖晶石转变机制研究
李志伟, 曾志崎, 谢剑波, 田钱仁, 付建勋
2021, 42(5): 164-169. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.025
摘要(328) HTML (38) PDF(30)
摘要:
基于镁改质非调质钢中夹杂物的形成特征规律,通过计算MgAl2O4与MnS间的错配度以揭示MnS在MgAl2O4上的最佳生长面,以及计算MgAl2O4颗粒之间的主要作用力。结果表明,不添加Mg时,铸坯边部的硫化物主要呈链状沿晶界析出,铸坯中心的硫化物主要呈杆状或角状。当钢中添加Mg后,边部和中心处夹杂物主要呈球状或链状,且尺寸较小。Mg改质后铸坯边部和中心处的夹杂物尺寸均降低,中心区域夹杂物的平均面积由14.33 μm2降低到8.78 μm2,边部区域夹杂物的平均面积由3.17 μm2降低到2.99 μm2,Mg的加入使钢中夹杂物等效面积降低。MnS晶格的(110)晶面和MgAl2O4的(110)晶面晶格错配度为7.65%。腔桥力是MgAl2O4颗粒黏附的作用力,腔桥力约为1×10−8 N。
高温合金GH4065A在高压下凝固的组织研究
李靖, 税烺, 周扬, 张树才
2021, 42(5): 170-174. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.026
摘要(309) HTML (52) PDF(32)
摘要:
通过OM和SEM观察了以常压和加压(2 MPa)两种凝固方式下的GH4065A铸锭显微组织,以分析加压对GH4065A铸锭凝固组织的影响。结果表明,常压下的铸态GH4065A有大量疏松缩孔,微观组织中主要析出相是γ’相,偏析最为严重的元素是Nb。在2 MPa下进行凝固,可以消除大量疏松缩孔,提高铸件的致密度,并使Nb元素的残余偏析指数大大降低;加压凝固可以使合金GH4065A的二次枝晶间距低于常压铸锭,这是由于加压使相变温度升高,从而增大熔体的相变驱动力,增加结晶数目,晶粒细化。上述结果表明加压凝固在高温合金中的巨大优势和应用前景,推广到更多的高温合金牌号,以发挥压力凝固的重要价值。
珠光体片间距的热力学控制及其对钢力学性能的影响
莫文锋
2021, 42(5): 175-179. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.027
摘要(365) HTML (51) PDF(24)
摘要:
利用实验室炼钢、轧制、热处理等手段获得了成分一致但珠光体片间距不同的两种材料,利用扫描电镜和万能试验机对比研究了珠光体片间距与力学性能之间的关系,得到以下结论:试验材料的珠光体片层间距的倒数Sp−1(μm−1)与其珠光体转变过冷度∆T(℃)满足线性关系Sp−1=9.0201+0.03358∆T,可知该材料进行550 ℃等温处理可获得理论上最细珠光体片间距(约61 nm)。随着极细珠光体片间距的细化,由105 nm降至72 nm时,材料强度上升的同时会出现塑性显著恶化,其极限变形应变值由0.18降至0.12,这与传统细晶强化理论不一致,其原因是细化的珠光体片层抑制了位错的自由运动。
氧化气氛对含硅耐候钢氧化铁皮形成的影响
梅鹏, 鲍思前, 龚黎, 卢维娜, 曹树卫, 孙广辉, 万国喜
2021, 42(5): 180-185. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.028
摘要(296) HTML (17) PDF(31)
摘要:
模拟现场生产过程中温度较高时贫氧和空气条件下对氧化铁皮生成的影响,利用管式加热炉对试验钢种在含氧量3%和21%气氛中1150 ℃和1200 ℃加热时氧化铁皮的形成进行研究,采用SEM和EPMA对氧化铁皮的断面形貌进行观察和分析。结果表明:高于1150 ℃时不同氧化气氛条件下氧化增重曲线更符合线性规律,氧化气氛中含氧量增加,氧化增重和氧化速率都明显增加。试验钢种氧化铁皮结构与传统氧化铁皮结构相比,在氧化铁皮和基体之间出现了Fe2SiO4层,在含氧量3%,温度1150 ℃条件下Fe2SiO4未发生液相转变,其他条件下Fe2SiO4都发生了液相转变,温度升高和氧化气氛中含氧量增加都会使液态Fe2SiO4渗透度增加。现场结合试验结果对高温(高于1150 ℃)条件下加热炉中的残氧量进行合理控制,得到的成品样中未发现明显的红色氧化铁皮缺陷。
转炉少渣深脱磷技术工业实践
王多刚, 郭培民, 程乃良, 夏云进
2021, 42(5): 186-191. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.029
摘要(340) HTML (46) PDF(45)
摘要:
在梅钢250 t转炉上进行了脱磷期少渣深脱磷工业实践,研究了冶炼温度、炉渣成分、吹炼制度等参数对脱磷的影响规律。实践表明,转炉冶炼脱磷期结束时适宜的熔池温度为1 370~1 420 ℃、炉渣碱度为1.3~1.8、渣中FeO含量为18%~28%;合适的吹氧量为总氧气流量的24%~28%、废钢比为12%~16%、底吹孔数在8个以上;改进后,梅钢转炉冶炼脱磷期的平均脱磷率由不足50%提高至63.2%,实现了少渣工艺的稳定运行,2012年至2019年,少渣冶炼比例由0提高至83.7%,吨钢石灰消耗由53.3 kg降低至23.2 kg,降低了56.5%。
汽车车架用含钛镁合金的显微组织及力学性能研究
桂林, 李强军
2021, 42(5): 192-196. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.030
摘要(325) HTML (47) PDF(164)
摘要:
研究了不同钛含量的汽车车架用含钛镁合金Mg-8Al-1Zn-xTi(x=0.05, 0.15, 0.3)的显微组织和力学性能,并对比了不含钛Mg-8Al-1Zn合金的显微组织和力学性能。结果表明:钛的添加,细化了合金晶粒,改善了合金力学性能。随钛含量增加,合金平均晶粒尺寸先减小后增大、力学性能先提高后下降。与不含钛Mg-8Al-1Zn合金相比,含钛Mg-8Al-1Zn-0.15Ti合金的平均晶粒尺寸减小7.2 μm、抗拉强度增大32 MPa、屈服强度增大33 MPa、断后伸长率增大3.8%,拉伸断裂方式从混合断裂变为塑性断裂。
缺口件疲劳行为研究进展
谌理飞, 罗云蓉, 付磊, 李秀兰, 张应迁, 李辉
2021, 42(5): 197-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.031
摘要(311) HTML (22) PDF(29)
摘要:
综述了环境因素、载荷方式、工件几何形状以及工艺处理对缺口件疲劳行为的影响,并介绍了对缺口件疲劳寿命分析的方法和强化缺口件疲劳性能的工艺方法。对国内外有限元软件在研究缺口件疲劳行为方面的应用进行了简述,通过有限元模拟可以获得危险位置的应力应变分布,并将有限元模拟结果和寿命预测模型相结合,从而对缺口件疲劳寿命进行有效预测。最后总结目前研究成果,对缺口件研究的方向和前景进行展望。