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2022年  第43卷  第6期

钒钛分离与提取
P204萃取硫酸体系中V(IV)的性能研究
冯雪茹, 吕国志, 张廷安, 赵秋月
2022, 43(6): 1-6. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.001
摘要(217) HTML (44) PDF(9)
摘要:
以钛白废酸无焙烧直接加压酸浸提钒新技术中得到的浸出液为研究对象。配制硫酸体系中的V(IV)溶液,进行萃取单因素试验以研究P204对V(IV)的萃取性能。通过考察水相初始pH值、萃取剂P204用量、萃取相比(O/A)、振荡时间等因素对萃取的影响,得到不同浓度V(IV)溶液的适宜萃取条件,并初步探究了萃取剂P204对V(IV)的萃取饱和容量和萃取机理。结果表明: 萃取物V(IV)溶液的浓度影响水相初始pH值和萃取剂P204用量的选择,但对振荡时间和萃取相比(O/A)无影响;P204对硫酸体系中V(IV)的萃取性能优良,萃取速度快,饱和容量大;对于1、10、30 g/L的V(IV)溶液,在适宜萃取条件下,单级萃取率分别为90.36%、90.27%、61.37%。
NaVO3-H2O体系碳酸氢铵/碳酸铵沉淀偏钒酸铵试验研究
饶玉忠, 付自碧
2022, 43(6): 7-13. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.002
摘要(145) HTML (68) PDF(6)
摘要:
针对钒渣钠法提钒得到的NaVO3-H2O溶液体系,利用碳酸氢铵/碳酸铵作为铵盐,考察了沉淀pH值、沉淀温度、结晶时间、加铵系数对偏钒酸铵结晶效果的影响。结果表明:在一定范围内提高溶液的pH值(9.1~9.5),可以改善偏钒酸铵的结晶率;在温度15~27 ℃、结晶时间>3 h、加铵系数不小于2.9条件下,可实现偏钒酸铵结晶率>85%,经煅烧获得的五氧化二钒纯度>99.3%,满足YB/T 5304—2017质量标准要求。
高铬型钒钛铁精矿球团氧化焙烧-盐酸浸出提钒
吴恩辉, 李军, 徐众, 侯静, 黄平, 李宏
2022, 43(6): 14-23. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.003
摘要(139) HTML (43) PDF(32)
摘要:
以高铬型钒钛铁精矿为原料,研究其在氧化焙烧-盐酸浸出过程中球团强度与钒浸出行为之间的相互关系。热力学分析结果表明,在氧化钙存在的条件下,高铬型钒钛铁精矿中主要化合物的氧化反应顺序依次为:FeTiO3>Fe3O4>Fe2SiO4>FeV2O4>FeCr2O4。氧化产物物相分析结果证实,钛铁矿比磁铁矿更易氧化,氧化产物的主要物相为Fe2O3和Fe9TiO15。氧化温度和盐酸浓度分别是氧化过程和浸出过程中影响钒浸出率和浸出后球团强度的关键因素;浸出后球团强度与V2O5浸出率呈现较为明显的负相关关系;返烧可以有效提升浸出后球团强度,在返烧温度1200 ℃,返烧时间90 min条件下,返烧后球团强度大于3 000 N/球。
W掺杂纳米M相VO2的水热合成及其相变性能
杨雪, 邹建
2022, 43(6): 24-30. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.004
摘要(270) HTML (69) PDF(31)
摘要:
以偏钒酸铵为钒源,水合肼为还原剂,偏钨酸铵为掺杂剂,采用一步水热法在280 ℃制备了掺W量(原子分数表示)从0到2.0%的VO2粉体,并将其加入到聚氨酯中,制备VO2/PU复合薄膜。通过XRD、TEM、XPS、DSC对合成的样品进行了物相组成、形貌、元素价态和相变性能分析,利用紫外-可见-近红外光谱仪测定了薄膜的透射率。结果表明:随着W掺杂量从0增加到2.0%,二氧化钒升温时的相变温度从61.8 ℃降低至15 ℃。基于掺杂1.0%的二氧化钒粉体制备的VO2/PU复合薄膜,ΔTsol可达11.7%,基本满足智能窗的实际应用要求。
Sc3+掺杂对碳热还原法制备Li3V2(PO4)3/C正极材料储锂性能的影响
冯雪刚, 李娜丽, 刘甜甜
2022, 43(6): 31-37. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.005
摘要(98) HTML (32) PDF(22)
摘要:
通过碳热还原法成功制备出Sc3+掺杂Li3V2(PO4)3/C正极材料。系统研究了Sc3+掺杂量对Li3V2(PO4)3的结构、形貌及电化学性能的影响。Sc3+掺杂虽然没有改变Li3V2(PO4)3的晶格类型,但是使得Li3V2(PO4)3的晶格膨胀,晶胞体积增大,有利于电子传输和Li+扩散。此外,Sc3+掺杂使得不规则的多边形块状Li3V2(PO4)3颗粒球化并减小其尺寸。更为重要的是,合适的Sc3+掺杂量能显著增强Li3V2(PO4)3正极材料的电子电导率和Li+扩散系数。得益于适当的Sc3+掺杂量以及碳包覆和多孔结构,Li3V1.85Sc0.15(PO4)3/C样品具有优异的储锂性能,其在10 C的高倍率下可提供84.8 mAh/g的首次放电比容量,并且循环100圈后容量保持率高达93.5%。
锰对钒渣钙化提钒的影响分析
叶露, 杜光超, 李月鹏, 彭毅, 刘严
2022, 43(6): 38-44. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.006
摘要(107) HTML (46) PDF(21)
摘要:
以Mn含量不同的两批钒渣为研究对象,利用XRD和SEM-EDS分析方法探究钒渣物相组成和微观结构,查明不同Mn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:钒渣主要由钒铁尖晶石、铁橄榄石及透辉石物相构成,在一定范围内,渣中V、Mn、Fe等主要成分的小幅波动不影响钒渣的主要物相组成;钒渣焙烧熟料均由赤铁矿Fe2O3、铁板钛矿Fe2TiO5、硅酸盐SiO2及钒酸盐相组成,其中,钒酸盐成分主要为Mn2V2O7与Ca2V2O7复盐,钒主要赋存于钒酸盐复盐中,钒渣中Mn含量变化对熟料物相组成未产生明显影响;在较低钙钒比以及相同焙烧-浸出条件下,Mn对钙化提钒的焙烧-浸出效果有一定的促进作用,MnO含量分别为6.98%和8.26%的钒渣焙烧熟料钒的浸出率分别为93.66%和94.51%。
钒钛材料与应用
TA18钛合金热变形行为及热加工图研究
彭力, 江健, 罗小峰, 申学良, 王莹, 邢远
2022, 43(6): 45-50. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.007
摘要(171) HTML (89) PDF(24)
摘要:
采用Gleeble 3500热模拟试验机研究了TA18钛合金在750~1050 ℃和0.001~10 s−1条件下的热变形行为,建立了Zener-Hollomon参数(Z参数)的本构方程及热加工图。结果表明,TA18钛合金β单相区的变形激活能为310.71 kJ/mol,α+β双相区的应变激活能为578.78 kJ/mol。经过拟合得到了TA18钛合金在单相区和双相区变形的流变应力本构方程。通过对热加工图的分析,确定了TA18钛合金合理的热加工参数范围为:变形温度825~900 ℃,应变速率0.01~0.05 s−1。试验结果可为TA18钛合金热加工工艺参数的选择提供理论依据。
医用镍钛合金温变形过程中的本构关系和组织演变
朱绍珍, 王杰
2022, 43(6): 51-57. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.008
摘要(138) HTML (135) PDF(27)
摘要:
为研究医用镍钛合金的温变形行为,利用Gleeble-3800 热模拟试验机对其进行压缩试验,获得了合金压缩过程的真应力-真应变曲线,分析了合金在变形过程中的本构关系和微观组织演变过程,并建立了加工图,确定出较好的加工参数。结果表明,动态回复和再结晶是压缩变形过程中主要的软化机制,当30≤lnZ≤42时,合金发生动态回复,当23≤lnZ≤26时,合金发生动态再结晶。根据合金微观组织分析结果及热加工图,合金在较低应变速率和较高温度下变形时具有良好的塑性变形能力和细小的再结晶组织,合金较好的两个变形工艺参数区域为:区域1为变形温度935~1045 K,应变速率0.001~0.004 s−1;区域2为变形温度1045~1073 K,应变速率0.003~0.03 s−1
射频等离子体球化Ti-25Ta合金粉末及其选区激光熔化成形性能研究
蒲芸娜, 赵德伟, 施麒, 谭冲, 郑海忠, 刘辛, 丁忠耀
2022, 43(6): 58-65. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.009
摘要(104) HTML (98) PDF(34)
摘要:
利用射频等离子体球化工艺成功制备了Ti-25Ta合金粉末,采用选区激光熔化成形Ti-25Ta合金球形粉末,研究了激光功率对打印件表面形貌、致密度、微观组织和力学性能的影响。结果显示,球化后Ti-25Ta合金粉末D50为43.8 μm,较原料粒径略有增大。原料粉末内部为枝晶组织,球化后粉末内部呈胞状组织。粉末的流动性、松装密度和振实密度均有大幅提高。随着激光功率增加,α'马氏体细化明显。在较高激光功率200 W时,致密度达到最大95.32%,显微硬度(HV0.3)为378.2。拉伸试验表明,随着激光功率的增大,材料断裂机制由脆性断裂转变为脆性和韧性断裂。
热处理对钛合金Ti84Al11FeMo4组织和性能的影响
张雪峰, 陈敏, 刘许旸, 高友智, 韦良晓, 蔡俊豪, 倪梓洁, 陈新才
2022, 43(6): 66-70. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.010
摘要(123) HTML (36) PDF(25)
摘要:
通过d电子理论设计出新型两相钛合金Ti84Al11FeMo4,分析了物相组成随温度的变化关系。结合热力学计算结果,分别研究了700、770 ℃以及850 ℃不同时效温度下钛合金的微观组织与力学性能的演化关系。结果表明,随着时效处理温度的提高,Ti84Al11FeMo4钛合金微观组织中β相的含量逐渐增多。当时效温度增加到850 ℃时,β析出相的含量最多,且在粗β相间分布着大量细小尺寸的β相。Ti84Al11FeMo4钛合金经不同时效温度处理后表现出不同的力学性能,在700 ℃和770 ℃下时效处理后可显著提高钛合金的压缩强度,而在850 ℃下时效后可以实现钛合金的强度和塑性的同步提升。
碳微合金化对Ti-4.5Al-3.5Zr-2Fe低成本钛合金组织及力学性能的影响
王安东, 王志天, 相志磊, 韩竟俞, 周宗熠, 申高亮, 黄景存, 陈子勇
2022, 43(6): 71-77. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.011
摘要(99) HTML (27) PDF(26)
摘要:
采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼炉制备了不同碳含量为0、0.1%、0.15%和0.3%的Ti-4.5Al-3.5Zr-2Fe低成本钛合金,研究了碳微合金化对钛合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明:随着碳元素的引入,原始β晶粒以及α片层宽度尺寸有一定的细化,合金铸态凝固组织由魏氏组织逐渐转变为网篮组织,TiC在晶界析出。碳含量增加,合金强度增强,塑性降低,其中Ti-4.5Al-3.5Zr-2Fe-0.1C合金综合力学性能最佳,抗拉强度和屈服强度分别为 979 MPa 和 920 MPa,延伸率为 5.4%。
固溶时效处理对Ti60合金组织及性能的影响
张天馨, 岳颗, 胡钊华, 郭杰, 耿乃涛
2022, 43(6): 78-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.012
摘要(128) HTML (38) PDF(33)
摘要:
通过光学显微镜和扫描电镜观察分析固溶时效处理对Ti60合金微观组织的影响,结合其室温及600 ℃高温拉伸分析得到:锻坯1/2高区域,组织较为均匀,适于在此取样开展Ti60合金固溶时效处理及后续性能研究。采用1035 ℃/2 h/WQ+700 ℃/5 h/AC固溶时效处理,Ti60合金的室温抗拉强度为1193 MPa,延伸率为6.7%;600 ℃高温抗拉强度达到751MPa,延伸率为20.3 %,具有较好的强塑性匹配。试样的裂纹源起源于试样中心部位,断面凹凸不平,为典型的韧窝型断裂;裂纹源在边部时,以爆炸式发散,断口均有明显的撕裂棱和解理面,断裂方式为脆性断裂。在600 ℃长时间暴露过程中,合金表面发生氧化,降低Ti60合金热稳定性及塑性。于600 ℃环境中考察Ti60合金长期稳定服役性能,Ti60合金锻态室温抗拉强度为1 064 MPa,延展率为9.4%;固溶时效后试样抗拉强度为1 224 MPa,延展率为4.7%。
壁厚和铸造缺陷对ZTA15钛合金组织及性能的影响
韩云飞, 袁兵兵, 孙冰, 刘义辉, 乔海滨, 李渤渤
2022, 43(6): 84-88. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.013
摘要(104) HTML (63) PDF(24)
摘要:
利用熔模精密铸造技术,制备了圆柱形和哑铃形的ZTA15钛合金试棒(铸态),然后进行热等静压处理(HIP态),采用室温拉伸、显微组织观察、晶粒度评定、X射线探伤、扫描电镜(SEM)及能谱分析等方法,研究了壁厚和铸造缺陷对ZTA15钛合金组织及性能的影响。结果表明:铸态ZTA15钛合金存在残余应力和缩松类铸造缺陷,影响其力学性能,对工程化应用不利;壁厚影响ZTA15钛合金力学性能,壁薄位置晶粒度级别较高,铸态残余应力较大,力学性能反而较低,经热等静压后残余应力得到消除,力学性能稍有提高,为较佳使用状态;缩松类缺陷经热等静压后压实闭合,扩散结合成致密、均匀组织,提高了力学性能,且数据分布集中;夹杂类缺陷对ZTA15钛合金的力学性能不利,尤其是塑性。
资源环境与节能
钙法提钒尾渣的绿色资源化利用
何为, 王建, 戈文荪, 陈炼
2022, 43(6): 100-108. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.015
摘要(132) HTML (38) PDF(55)
摘要:
以钙法提钒尾渣为研究对象,通过对尾渣成分、物相和主要元素赋存状态的分析,在结合前人研究的基础上,提出了钙法提钒尾渣通过物理法和火法冶金分离技术制取含钒铁合金及含钛炉渣的综合利用途径。研究表明:提钒尾渣经摇床脱硫处理后,分离出石膏渣和含钒富铁料,石膏渣供水泥厂使用,含钒富铁料配加一定比例的还原剂、粘接剂成球后,在矿热炉进行熔分还原冶炼,可获得钒含量3%左右的含钒铁合金及TiO2含量36%左右的还原渣,含钒铁合金可用于含钒钢水合金化;还原渣可用于高钛渣冶炼。能实现钙法提钒尾渣中的有价元素铁、钒、钛等有效提取与回收以及减轻环保压力。
黄铁矿催化CO还原NO性能研究
张钊, 戚瑞, 徐亚欣, 龚志军
2022, 43(6): 109-114. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.016
摘要(92) HTML (20) PDF(25)
摘要:
以黄铁矿作为脱硝催化剂,探究了其催化CO还原NO的性能,并采用XRF、XRD、SEM-EDS及H2-TPR对其表征。结果表明,在400 ℃时,黄铁矿具有78.53%的NO转化率,且在500~800 ℃温度范围内,其NO转化率维持在100%保持不变,在具有优异的NO还原性能的同时还具备极高的N2选择性及良好的CO转化率;黄铁矿在参与催化反应过程中自身分解释放SO2,表面变得粗糙多孔,更有利于NO气体的吸附及还原;黄铁矿中起催化作用的物质为FeS2,其催化CO还原NO的反应遵循Redox反应机理,在反应过程中CO是通过S辅助来还原NO,S的存在更有利于吸附在催化剂表面NO解离的进行,使得黄铁矿表现出极高的催化活性。
澳大利亚某铁矿工艺矿物学及选矿试验研究
杨招君, 谢宝华, 钟森林, 王丰雨, 梁焘茂, 李波
2022, 43(6): 115-120. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.017
摘要(66) HTML (26) PDF(19)
摘要:
澳大利亚拥有原矿品位高、有害元素含量低、开采后不经选矿可直接进入冶炼的丰富的优质铁矿石资源,但优质铁矿石资源不可再生,开发利用较低品位铁矿石资源对于铁矿石资源的可持续开采具有重要意义。澳大利亚某铁矿中Fe品位57.93%,主要含铁矿物为赤铁矿和褐铁矿、少量硬锰矿,脉石矿物主要是高岭土、石英,少量的长石、黑云母、方解石、白钛石、金红石等。有价矿物之间嵌布关系复杂,且铁矿嵌布粒度细,同时赤铁矿和褐铁矿包裹体包含于高岭土、石英或交代连生,铁矿磁选不易分离。试验采用磁选-浮选工艺流程获得Fe品位为68.57%、回收率为76.45%的铁精矿。
攀枝花硫酸渣内配碳球团成型试验研究
李俊翰
2022, 43(6): 121-125. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.018
摘要(78) HTML (27) PDF(20)
摘要:
为分离回收攀枝花硫酸渣中的铁资源,以攀枝花硫酸渣为原料,煤粉为碳源,PVA为粘结剂,采用正交试验和单因素优化试验探索了粘结剂用量、含水量、压强、粒度组成等因素对硫酸渣内配碳球团机械强度性能的影响。研究表明:压强对硫酸渣内配碳球团强度性能的影响最大,其次为粘结剂用量、含水量,粒度组成的影响最小。试验获得了硫酸渣内配碳球团成型的适宜工艺为:粘结剂用量0.4%、含水量9%、压强10 MPa。此条件下球团的抗压强度为185.4 N/球、落下强度为42.5次/球,达到球团工业生产中对机械强度的要求。该研究成果将为硫酸渣中铁资源的还原分离回收提供参考,也为攀枝花钒钛磁铁矿资源综合利用率的提高奠定一定的基础。
钢铁冶金与材料
Mg-Al-Ti系氧化物冶金工艺夹杂物控制的热力学分析
郭志红, 史赛超, 王旗, 马国金, 王根矶, 朱立光
2022, 43(6): 126-137. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.019
摘要(137) HTML (30) PDF(39)
摘要:
开展低铝含量海工钢氧化物冶金研究,扩大海工钢成分调整范围,促进诱导针状铁素体形核的有效夹杂物生成,对改善大线能量焊接热影响区韧性具有重要应用潜力。以EH420钢为研究对象,利用FactSage热力学软件,进行钢液-夹杂物平衡热力学计算,系统分析了Mg-Al-Ti脱氧体系与氧含量耦合变化对钢中夹杂物析出类型、析出条件、析出量的影响,并设计试验进行验证,为实际大线能量焊接用EH420海工钢的目标夹杂物控制提供理论指导。结果表明,控制钢中Mg、Al、Ti含量分别在0.0020%水平、0.0080%~0.010%、0.010%~0.020%时,当T.O.含量在0.0030%水平,析出Mg-Al-Ti-O复合夹杂物+MgO夹杂物;当T.O.含量在0.0060%水平时,单独析出Mg-Al-Ti-O复合夹杂物。
工程机械用超高强钢的相变行为研究
郑东升, 范才河, 胡泽艺, 孙雅馨, 罗登, 刘丹, 张青学
2022, 43(6): 138-142. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.020
摘要(76) HTML (44) PDF(6)
摘要:
借助MMS-200热模拟试验机研究了Cr-Mo-Ni-B系工程机械用超高强钢连续冷却条件下的相变行为,通过热膨胀曲线、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析了冷却速度(0.5~40 ℃/s)对其相变温度和微观组织的影响。结果表明,随着冷却速度增大,钢相变温度BsBfMsMf均降低,中低温相变加强。冷却速度在2 ℃/s以下时,发生珠光体相变和贝氏体相变;冷却速度在2~5 ℃/s时,出现粒状贝氏体和板条马氏体的混合组织;冷却速度在5 ℃/s以上时,粒状贝氏体消失,微观组织为单一的板条马氏体。在中低温相变组织形成温度范围内,冷却速度对M-A岛的形貌、尺寸、数量以及马氏体板条宽度有显著的影响。随着冷速的增大,M-A岛的形貌由块状向颗粒状变化,其尺寸减小,数量增多;马氏体板条的平均宽度减小。
20MnCr5齿轮钢全流程夹杂物分析
白旭旭, 张敏, 曾建华, 杨树峰, 李京社
2022, 43(6): 143-148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.021
摘要(101) HTML (27) PDF(22)
摘要:
为有效改善齿轮钢的洁净度,提高产品质量,必须明确齿轮钢冶炼过程中非金属夹杂物的演变行为。以某厂20MnCr5齿轮钢为研究对象,通过对LF-VD-CC工艺齿轮钢生产过程的全流程取样分析,利用扫描电子显微镜对冶炼过程不同阶段的夹杂物成分、形貌、尺寸和数量等特性进行系统分析研究。结果表明,LF进站时,主要夹杂物为Al2O3-MnS复合夹杂物,其中还分布了大量的MnS夹杂物;精炼20 min后取样,观察到Al2O3-MgO-MnS复合夹杂物和Al2O3夹杂物;LF末期,产物基本不变;VD破空后,观察到的主要夹杂物为MnS夹杂物和呈近球形的以Al2O3为核心的MnS包裹的复合夹杂物,还有许多镁铝尖晶石,其有的含有少量CaO,有的有少量MnS,但主要成分为镁铝尖晶石。针对该钢厂镁铝尖晶石较多的情况,可通过调控精炼渣或者减少耐火材料的侵蚀进行改善。
高氮钒铁微合金化生产HRB500E抗震钢筋试验研究
贾怡晗, 王清晨, 曹长山, 翁玉娟
2022, 43(6): 149-152. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.022
摘要(75) HTML (59) PDF(23)
摘要:
以转炉、连铸、轧钢工艺装备为基础,进行了高氮钒铁合金微合金化生产HRB500E高强抗震钢筋的试验研究,结果表明:与钒氮合金相比,使用高氮钒铁合金微合金化生产HRB500E抗震钢筋节钒22.2%,钒合金化成本降低17.98元/t。钢筋力学性能稳定,具有低应变时效性。Ø28 mm和Ø32 mm规格时效15天,ReL均降低15 MPa、Rm分别降低2 MPa和3 MPa, Agt分别提高0.7个百分点和0.8个百分点,之后力学性能不变,时效后的钢筋强屈比和屈标比更合理,抗震性能更好。钢筋金相组织为珠光体+铁素体,晶粒度等级10级,比使用钒氮合金提高1.0级。钢筋拉伸试验断口为等轴韧窝断口。钢筋帮条焊后进行拉伸在母材断裂,缩颈显著,焊接性能良好。疲劳检验200万次时未发生断裂,满足新国标GB/T 1499.2—2018的疲劳寿命要求。
Cr-Mo-V系冷镦钢表面脱碳演变规律的研究
陈继林, 马洪磊, 霍立伟, 闫聪, 张昆耀
2022, 43(6): 153-160. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.023
摘要(110) HTML (21) PDF(5)
摘要:
研究了冷镦钢40CrMoV加热温度、加热时间及表面处理对脱碳层深度和组织形貌的影响,并分析了表面脱碳随温度变化的演变机理。结果表明,冷镦钢40CrMoV在700~1100 ℃加热时,其总脱碳层深度随温度的升高逐渐增大, 750~850 ℃为完全脱碳层生成的敏感温度区间,其在800 ℃时达到峰值;保温时间的延长使得脱碳层深度进一步加深;表面车削处理后使总脱碳层降低50%,完全脱碳层得到恶化。对冷镦钢40CrMoV在工业生产中表面脱碳的控制提出了建议。
钒微合金化对马氏体-贝氏体钢氢脆敏感性的影响
张松奇, 李媛媛, 王德俊
2022, 43(6): 161-165. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.024
摘要(75) HTML (23) PDF(25)
摘要:
借助扫描电镜、透射电镜等手段对比研究了无钒和含钒(0.15%)马氏体-贝氏体钢的氢脆敏感性。试验结果表明:钒元素的添加会细化马氏体-贝氏体钢中的原奥氏体组织,并且会增加钢中马氏体相的占比,经回火后钢中钒元素会以碳化物的形式析出,使钢的氢脆敏感性降低。这主要是由于试验钢经钒微合金化后,增加了原奥氏体晶界及碳化物/基体界面等作为氢陷阱的数量,氢捕获位点增加,使氢原子在钢中的扩散系数明显降低,氢原子分布更加分散。
Y12Cr18Ni9易切削钢铸态组织及力学性能研究
王英虎, 郑淮北, 方轶, 刘庭耀, 王利伟, 姚斌
2022, 43(6): 166-172. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.025
摘要(188) HTML (46) PDF(17)
摘要:
以Y12Cr18Ni9易切削钢为研究对象,借助Factsage热力学计算软件、扫描电镜、Phenom Partical X扫描电镜-能谱仪对其铸态组织及力学性能进行研究。结果表明:Y12Cr18Ni9易切削钢中的平衡相主要有Liquid、MnS、δFerrite、Austenite、M23C6、Ferrite与Sigma。平衡凝固和冷却相变路径为:Liquid→Liquid+δFerrite→Liquid+δFerrite+Austenite→Liquid+δFerrite+MnS+Austenite→δFerrite+MnS+Austenite→MnS+Austenite→MnS+M23C6+Austenite→MnS+M23C6+Austenite+Ferrite→MnS+M23C6+Sigma+Austenite+Ferrite。试验钢中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以簇状沿晶界分布,属于第Ⅱ类硫化物,长宽比≤3的硫化物占比达到了94.75%,尺寸≤3 μm的硫化物所占比例为80.22%,最大弦长≤3 μm的硫化物所占比例为76.02%。簇状硫化物会影响Y12Cr18Ni9易切削钢的力学性能,沿晶界分布的簇状硫化物是形成准解理面的主要原因。经室温拉伸及冲击试验测试,其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率和冲击功分别为597 MPa、233 MPa、17.7%、19.5%和21.8 J。
AlxCoCrFeNi拉伸力学性能的分子动力学模拟
张荣, 祁文军, 张爽
2022, 43(6): 173-179. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.026
摘要(228) HTML (80) PDF(68)
摘要:
采用分子动力学方法研究了AlxCoCrFeNi高熵合金(HEAs)在单轴拉伸下的微观组织演变、变形机制和力学性能,重点研究了Al摩尔比0.1至1.0时Al含量、高温和高应变速率对AlxCoCrFeNi力学性能的影响。研究表明:Al摩尔比0.1至1.0时,常温环境下(300 K)屈服应力及应变随Al含量及温度的上升呈下降趋势。Al含量的增加导致HEAs会在更小的应变处开始屈服,更早进入屈服阶段,从而使HEAs更容易变形,力学性能降低。在300~1500 K环境下随着温度的上升,位错逐渐减少,不同位错之间的相互作用减弱,无法形成固定位错阻碍材料运动,导致材料强度下降。AlxCoCrFeNi屈服应变、应力与应变速率变化呈正相关,且屈服应力对高应变速率敏感。
铸态Mn18Cr18N钢多道次轧制和热处理影响研究
刘洁, 李娟
2022, 43(6): 180-184. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.027
摘要(72) HTML (40) PDF(11)
摘要:
对Mn18Cr18N电渣重熔钢进行三道次和五道次的轧制及固溶处理。借助电子背散射仪(EBSD)观察微观组织,发现随着轧制道次的增加,再结晶晶粒沿着晶界生长,呈现项链状分布,大角度晶界向小角度晶界逐渐迁移后趋于稳定,并出现大量剪切变形带,结果表明,较大的单道次压下量或较高的终轧温度有利于轧制后的Mn18Cr18N铸态奥氏体不锈钢再结晶。固溶处理后,发现晶粒细化并长大,退火孪晶增多,组织主要发生静态再结晶。对Mn18Cr18N钢进行力学性能测试,发现随着轧制道次的增加,抗拉强度由950 MPa增加至1 090 MPa,屈服强度增加,断后伸长率由43.46%降至29.55%,塑性降低;相应试样固溶处理后,抗拉强度由904 MPa降至870 MPa,屈服强度降低,断后伸长率由42%升高到48%,塑性提高,结果表明固溶处理改善了材料的组织和性能。
钢轨万能孔型设计方法研究与应用
陶功明, 朱军, 刘剑, 张学斌, 胡晓, 陈元福
2022, 43(6): 185-192. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.028
摘要(1353) HTML (42) PDF(35)
摘要:
结合实际生产经验,以七机架万能生产线钢轨产品为例进行了万能区孔型设计方法的研究与推演。根据成品尺寸及各道次的延伸系数、各孔型局部尺寸变形关系,反向推算出各道次轧件的断面面积、延伸系数,并在此基础上结合孔型设计经验确定出各道次孔型的结构形状、孔型尺寸。经现场应用表明,该研究成果可完全满足高精度钢轨的高效开发,具有减少孔型设计试错次数,设计效率高、产品成材率高、尺寸精度高及生产事故率低等特点。
基于材料基因工程方法的固态锂离子导体材料快速搜索研究
税烺, 付建辉
2022, 43(6): 193-200. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.06.029
摘要(87) HTML (54) PDF(31)
摘要:
运用决策树算法和随机森林算法来构建针对固态超离子导体的筛选模型。基于从文献收集的数据集和20个基于材料晶格常数的参数,建立了两种决策树模型、一种随机森林模型和一种作为对比的逻辑回归模型。通过对比,随机森林模型展示出较低的算法复杂度和较好的泛化能力。这些训练好的模型随后被用于筛选Material Project数据库中的含锂的化合物。随机森林模型的筛选结果将候选材料总数降低了87.76%,其中包含有数种已知的超离子导体材料,因而展现出了该模型的可靠性和高效性。所使用的模型建立方法可以显著减少搜寻理想物理属性的材料所需要的时间,从而加速了新材料的研发过程。