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2019年中國鈦工業發展報告

賈翃, 逯福生, 郝斌

2020, 41(3): 1-7.

摘要(168) PDF(38)

摘要:
從2019年國內鈦工業鈦精礦、海綿鈦、鈦錠、鈦材、進出口等品種的產能、產量、應用和進出口量等數據分析了中國鈦工業的整體情況,并對目前行業存在的問題提出了建議。

有機胺類萃取劑構效關系及其萃釩的研究進展

陳子楊, 葉國華, 左琪, 謝禹, 張豪

2020, 41(3): 8-15. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.001

摘要(336) PDF(15)

摘要:
分析了有機胺類萃取劑的構效關系及其萃釩機理,結果表明:有機胺類萃取劑是以陰離子交換為特征、N原子為萃取功能基的堿性萃取劑;伯胺和叔胺在酸性體系中發生質子化后形成銨鹽,季胺鹽類不需質子化;伯胺與氫鍵形成締合物從而選擇性優先萃釩,常用于萃取釩鉻渣浸出液中的釩,傳統單一伯胺最優萃取pH值一般小于4;叔胺與體系中含釩配合陰離子形成締合物從而萃釩,其在更低pH值下萃取性能更好,尤其在萃取含鐵雜質的浸出液中釩時性能優良,但叔胺飽和容量小、萃取劑消耗量大且易產生第三相;強堿性季胺鹽與含釩溶液接觸時,含釩陰離子與萃取劑中Cl^-發生交換,從而使釩進入有機相,季胺鹽類存在飽和容量低以及分相平衡時間較長的問題。評述了近年來有機胺類萃取劑萃釩的研究進展,指出了今后的研究方向:探索最佳萃取pH值、提高改性劑性能、與其它試劑協同萃釩、優化萃取前的提釩工序等,同時加強胺類萃取劑萃釩機制的探究,開發高效且適應范圍廣的新型胺類萃取劑。

利用新硫酸和鈦白廢酸直接酸浸含釩鋼渣試驗研究

李軍, 吳恩輝, 侯靜, 徐眾, 黃平, 劉黔蜀, 蔣燕

2020, 41(3): 16-22. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.002

摘要(166) PDF(4)

摘要:
以含釩鋼渣為原料,進行新硫酸和鈦白廢酸直接酸浸提釩研究。首先對試驗用含釩鋼渣進行成分、結構分析,結果表明:含釩鋼渣主要由Ca₂SiO₄,(MgO)_0.593(FeO)_0.407,Ca₃Fe₂(SiO₄)₃,Ca₃(V,Ti)₂O₇等相結構組成。釩在含釩鋼渣中彌散分布在多種礦物中,以V⁴⁺價態與元素Ti、Fe、Ca、O元素形成的較為致密的大顆粒的釩鈦鈣氧化物(Ca₃(V,Ti)₂O₇),是主要的釩富集相。直接酸浸難以破壞其結構,要提高釩的浸出率需要對含釩鋼渣進行球磨。元素Ca、Si、V、O等元素形成了硅酸二鈣等礦相,這些礦相中釩含量較低且較為分散,但其中V容易被酸直接浸出。含釩鋼渣新酸直接浸出表明:常溫,攪拌速度200 r/min,硫酸濃度30%,含釩鋼渣粒度為-120目(124μm)粒級占比65%,液固比7∶1,酸浸時間1 h時,為較好的酸浸條件,釩的浸出率可以達到79%。上述工藝條件下液固比為5∶1時,以鈦白廢酸進行浸出時,釩的浸出率達到74%,新硫酸和廢酸的釩浸出率相差不大。由于含釩鋼渣CaO、FeO含量較高,耗酸量大,以新硫酸浸出,成本太高,而鈦白廢酸是廢棄物,不能直接排放,傳統處理工藝是采用碳酸鈣中和,采用含釩鋼渣中和鈦白廢酸可以大大消耗鈦白廢酸用量,降低單獨中和廢酸的碳酸鈣用量,同時將含釩鋼渣中的釩提取出來,實現了含釩鋼渣的高值化利用。

攀西釩鈦磁鐵礦中鈦鐵礦高效回收工藝研究

王洪彬, 李金, 張國華

2020, 41(3): 23-29. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.003

摘要(264) PDF(9)

摘要:
針對攀西地區某釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦采用常規“強磁—強磁—浮選”流程回收鈦鐵礦時,回收率低、選鈦成本高、粒度偏細不利于深加工等問題,對攀西釩鈦磁鐵礦選鐵粗粒尾礦采用“強磁—重選—電選”、選鐵細粒尾礦采用“強磁—強磁—浮選”流程進行鈦鐵礦高效回收工藝研究。試驗表明能獲得TiO₂品位47.40%、回收率61.84%的鈦精礦,鈦鐵礦相對選鐵尾礦的回收率、單位鈦精礦成本和0.074 mm以下細粒級含量較常規“強磁—強磁—浮選”流程分別提高約14個百分點、降低約50元與降低約20個百分點,更適宜生產硫酸法鈦白和酸溶性高鈦渣。

釩渣亞熔鹽工藝中主要物相演變及釩、鉻元素微區轉浸率研究

史志新, 高健, 鐘祥

2020, 41(3): 30-35. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.004

摘要(173) PDF(3)

摘要:
基于亞熔鹽反應可以在低溫下高效高選擇性將釩渣中的釩、鉻元素轉化為可溶性鹽,對釩鉻渣亞熔鹽反應前后主要物相演變過程,釩、鉻元素的賦存變化規律以及釩鉻物相微區轉化率進行分析研究。結果表明,表面晶格多缺陷比致密的釩鉻尖晶石更有利于O^2-離子的晶格取代,加速釩鉻尖晶石的分解過程;亞熔鹽反應前后Cr元素的回收率為99.63%,而V元素的回收率為90.01%;主要含V物相微區轉化率計算證明,亞熔鹽反應后Fe₂O₃中V含量的增加是導致其回收率低的主要原因。

硫酸焙燒鋁系釩鐵爐渣共提釩和鋁的試驗研究

鄧孝伯

2020, 41(3): 36-40. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.005

摘要(117) PDF(9)

摘要:
電鋁熱法冶煉釩鐵的爐渣中含有高品位的鋁和高價值的釩。針對釩鐵爐渣的特點,采用硫酸焙燒法處理釩鐵爐渣,考察了酸料比、焙燒溫度和焙燒時間對釩、鋁提取效果的影響,探討了硫酸焙燒機理。研究結果表明:在酸料比1.4 mL/g、焙燒溫度240℃和焙燒時間90 min條件下,釩鐵爐渣中釩、鋁提取率分別達到72.5%、68.3%。該工藝具有焙燒溫度低、提取率高的特點,為釩鐵爐渣資源化利用提供了新的途徑。

攀枝花低硅鈦精礦還原試驗研究

劉祥海

2020, 41(3): 41-46. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.006

摘要(121) PDF(2)

摘要:
以攀枝花低硅鈦精礦為研究對象,研究氧化溫度和時間對鈦鐵礦物相結構和還原的影響,同時對預氧化鈦鐵礦不同溫度和時間下還原失重率和金屬化率變化情況進行分析。研究結果表明:鈦精礦的氧化在較短時間內可完成,隨著氧化溫度的升高,鈦精礦主要物相變化過程為FeTiO₃→Fe₂O₃+TiO₂→Fe₂TiO₅+Fe₂O₃+TiO₂;在鈦鐵礦的還原過程中,還原溫度和時間對鈦鐵礦還原的金屬化率影響較大,在還原溫度大于1 300℃,時間大于8 h后變化不明顯;顯微結構分析發現,高溫還原后金屬鐵擴散發生聚集,形成球形和棒狀金屬鐵顆粒,其尺寸大約為10μm。

釩/鎳離子摻雜LiFePO₄的制備及其電化學性能

劉甜甜, 崔旭梅, 王寧軍, 李娜麗

2020, 41(3): 47-52. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.007

摘要(302) PDF(7)

摘要:
以水/乙醇作溶劑,采用溶劑熱法制備合成了釩/鎳離子摻雜的鋰離子電池正極材料LiFePO₄,利用X射線衍射儀(XRD)和掃描電鏡(SEM)對試驗所得樣品進行物相和形貌分析,通過恒流充放電測試儀以及電化學工作站對樣品的電化學性能進行了研究。結果表明:摻雜釩和鎳離子后樣品的充放電電壓平臺差均比未摻雜樣品小,當釩離子摻雜量1%以及鎳離子摻雜量為1%時,在2.5~4.3 V、0.2C和常溫下電池的首次放電比容量分別為124.9、113.5 mAh/g。常溫下釩離子摻雜量1%時循環性能最佳,循環50次后放電比容量為114.4 mAh/g,容量保持率為91.59%。鎳摻雜量為1%樣品在低溫條件(0℃)下具有最高的首次放電比容量103.1 mAh/g。

EB爐熔煉TA1鑄坯在熱軋過程中的組織演變

崔巖, 孫新軍, 張志波, 雍岐龍

2020, 41(3): 53-58. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.008

摘要(160) PDF(5)

摘要:
通過熱軋試驗和組織觀察,研究了熱軋變形溫度、單道次壓下率等對EB爐鑄態板坯在熱軋過程中的組織演變和再結晶的影響規律。發現經過熱軋前的板坯加熱,EB爐鑄坯比VAR鍛坯的晶粒尺寸大幾百倍,粗大的EB爐鑄坯晶粒組織不利于熱軋過程中發生再結晶。通過提高熱軋溫度(≥850℃)、減小單道次壓下量、降低熱軋變形速度,可以促使熱軋組織充分再結晶;探討采用薄坯高溫開軋、高溫終軋、高溫卷取,爭取熱軋卷獲得較大比例的再結晶組織,從而可以省略傳統的熱軋板退火再結晶工藝。發現當熱軋溫度為850℃時,存在一個細化再結晶晶粒的臨界壓下率(43.6%),當熱軋壓下率低于43.6%時,提高熱軋壓下率可顯著細化熱軋卷中再結晶晶粒,超過臨界壓下率,熱軋卷中再結晶晶粒尺寸幾乎保持不變。當熱軋溫度≤810℃,存在一個臨界壓下率開動再結晶形核過程,隨著熱軋溫度降低,臨界壓下率逐漸增大。

釩微合金化汽車鈦合金的軋制工藝優化

孫鳳, 尹曉麗, 趙達

2020, 41(3): 59-63. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.009

摘要(224) PDF(3)

摘要:
選用不同工藝進行了釩微合金化汽車鈦合金Ti-Al-Mo-Cr-V的軋制試驗,并進行了力學性能的測試與對比分析。結果表明,開軋溫度和軋制變形量對試驗合金力學性能產生明顯影響。隨開軋溫度從945℃逐步提高到1 045℃時,試驗合金力學性能先提高后下降;隨軋制變形量從59%逐步增大到75%時,試驗合金的力學性能先急劇提高后緩慢提高。試驗合金的開軋溫度優選為1 020℃、軋制變形量優選為67%。與945℃開軋溫度相比,1 020℃軋制時試驗合金的抗拉強度增大28 MPa、屈服強度增大34 MPa,斷面收縮率減小2.5%。與59%軋制變形量相比,采用67%變形量軋制時試驗合金的抗拉強度增大23 MPa、屈服強度增大27 MPa,斷面收縮率減小1.5%。

釩鈦系新能源電池負極合金的球磨參數優化研究

周國燭, 管小清

2020, 41(3): 64-68. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.010

摘要(147) PDF(4)

摘要:
采用不同機械球磨工藝參數進行了釩鈦系電池負極合金V-20.5Ti-14Ni-6Co-4Al制備,并進行了充放電循環穩定性和耐腐蝕性能的測試與對比分析。結果表明:球磨轉速和球磨時間對合金充放電循環穩定性和耐腐蝕性能產生明顯影響。隨球磨轉速從300 r/min增至700 r/min、球磨時間從2 h延長至10 h,合金的充放電循環穩定性和耐腐蝕性能均先提高后下降。合金的球磨轉速優選600 r/min、球磨時間優選6 h。與球磨轉速300 r/min相比,球磨轉速600 r/min時合金的放電容量衰減率減小16個百分點、腐蝕電位正移了81 mV。與球磨時間2 h相比,球磨時間6 h時合金的放電容量衰減率減小18個百分點、腐蝕電位正移了116 mV。

Ti-Al-Nb系新型合金性能研究

劉樹龍, 高超, 郭敏娜, 閆萍

2020, 41(3): 69-73. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.011

摘要(257) PDF(6)

摘要:
進行了不同Al含量和Nb含量下Ti-Al-Nb系新型合金試樣的抗高溫氧化性能和耐高溫磨損性能測試、比較和分析。結果表明:隨Al含量和Nb含量的增加,試樣的單位面積質量增重和高溫磨損體積先減小后略有增大,抗高溫氧化性能和耐高溫磨損性能先提升后緩緩下降。14%Al含量下試樣的單位面積質量增重和高溫磨損體積分別較8%Al含量時減小了53.85%、50%;35%Nb含量下試樣的單位面積質量增重和高溫磨損體積分別較20%Nb含量時減小了43.75%、41.38%。Ti-Al-Nb系新型合金試樣的Al含量優選14%、Nb含量優選35%。

軸肩直徑對攪拌摩擦改性釩鈦鎳儲氫合金充放電性能的影響

王東輝, 張永紅

2020, 41(3): 74-78. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.012

摘要(200) PDF(3)

摘要:
采用不同軸肩直徑進行了V₃TiNi_0.56釩鈦鎳儲氫合金的攪拌摩擦改性試驗,并進行了顯微組織和充放電循環穩定性的測試與對比分析。結果表明:攪拌摩擦改性明顯細化了合金內部晶粒,提高了合金的充放電循環穩定性。當軸肩直徑范圍在8~12 mm時,合金的平均晶粒尺寸和放電容量衰減率均先減小后增大,合金的充放電循環穩定性先提高后下降。與未經攪拌摩擦改性試樣相比,采用軸肩直徑10 mm攪拌頭進行攪拌摩擦改性時合金的平均晶粒尺寸減小48%、放電容量衰減率下降24個百分點。

高鈦重礦渣再生混凝土耐久性試驗研究

王偉

2020, 41(3): 79-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.013

摘要(170) PDF(4)

摘要:
將再生高鈦重礦渣粗、細骨料按50%、75%、100%的取代率取代高鈦重礦渣粗、細骨料制備強度等級為C20、C25、C30的高鈦重礦渣再生混凝土并測定其28 d強度,采用抗氯離子滲透試驗、快速凍融試驗、抗硫酸鹽干濕循環侵蝕試驗研究其耐久性能。試驗結果表明:再生混凝土實測強度隨再生骨料取代率的增大而減小,各個強度等級混凝土的實測強度均能達到設計強度,但強度富余小;再生混凝土D_RCM值隨骨料取代率及強度等級的提高而降低,最小及最大D_RCM值分別為2.3×10^-12 m²/s和3.3×10^-12 m²/s,耐久性推薦水平分別為好和較好;再生混凝土抗凍性能隨再生骨料取代率及強度等級的提高逐漸增強,但僅有再生骨料取代率為75%、100%的C25再生混凝土及取代率為100%的C30再生混凝土達到100次凍融循環的抗凍等級;30次硫酸鹽干濕循環侵蝕對再生混凝土的強度影響很小,在同一強度等級下,再生混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能隨再生骨料取代率的升高而減小,強度等級越小,減小幅度越大。

釩鈦磁鐵礦尾礦對蒸壓加氣混凝土砌塊的影響

石磊, 宋宵

2020, 41(3): 84-89. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.014

摘要(139) PDF(2)

摘要:
以承德地區的釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦為主要原料制備了加氣混凝土砌塊,研究了尾礦細度及添加量對制品干密度與抗壓強度的影響,采用XRD和SEM分析了尾礦添加量調控樣品相組成與顯微結構的機理,檢測了制品的吸水率與耐水性等相關性能。結果表明:尾礦經球磨20 min后,-0.074μm顆粒含量增至90.23%。提高尾礦細度增大了樣品的致密度,引入尾礦使樣品的干密度與抗壓強度先增大后減小。采用尾礦(球磨20 min)∶水泥∶石灰∶石膏=60∶20∶15∶5的工藝條件,制備出加氣混凝土砌塊的抗壓強度大于4.0 MPa,干密度小于595 kg·m^-3,綜合性能滿足GB11968—2006標準中A4.5等級的要求。XRD與SEM分析表明,添加40%~60%尾礦有利于生成C-S-H凝膠與托貝莫來石。兩者相互膠結,使制品具有較高的強度,較優的吸水率及耐水性。

鈦石膏酸浸除雜試驗研究

邵國慶

2020, 41(3): 90-94. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.015

摘要(158) PDF(4)

摘要:
對鈦石膏理化性質進行了分析并開展了酸浸除雜單因素試驗,研究了液固比、浸出時間、浸出液濃度、浸出溫度、體系壓力等因素對除雜效果的影響。試驗結果表明,常壓下的最佳反應條件為:液固比4、浸出時間45 min、浸出液濃度15%、浸出溫度65℃,此時,Fe、Al、Mg的去除率分別為85%、56%、91%;當反應體系壓力增加至2.0 MPa后,去除率得到進一步提升。礦物微觀形貌分析發現,除雜后的鈦石膏中硫酸鈣晶型未發生明顯變化;硫酸鈣晶體表面附著的氫氧化鐵得到有效去除。經過加壓酸浸除雜后,鈦石膏中Fe、Al、Mg的含量明顯降低。

焦化廢水臭氧催化氧化深度處理及應用

周梅

2020, 41(3): 95-98. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.016

摘要(207) PDF(7)

摘要:
為適應新的環保要求,進一步提升焦化廢水的處理水平,對攀枝花某廠焦化廢水處理系統進行了升級優化改造,采用臭氧催化氧化工藝技術對廢水進行深度凈化處理,通過對進水懸浮物、硫氰化物影響和水力停留時間的優化,系統運行處理能力得到大幅提高,出水水質優于《煉焦化學工業污染物排放標準》(GB16171—2012)直接排放標準,其中氨氮≤1 mg/L,COD≤70 mg/L,多環芳烴和苯并芘去除效果明顯,色度明顯改善且無異味,工業運行效果良好。

巴西鐵礦粉流態化還原條件優化研究

徐其言, 李志平, 谷張涵, 殷志宏

2020, 41(3): 99-104. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.017

摘要(99) PDF(3)

摘要:
采用加壓可視流化床裝置,對巴西鐵礦粉流態化還原行為進行研究,發現適當地增加壓力可以提高金屬化率,添加碳粉可以改善流化狀態。為進一步優化還原時間、還原壓力、還原氣體線速度、還原溫度、碳粉含量和碳粉粒徑等因素對巴西鐵礦粉還原的影響,采用六因素三水平正交試驗方法,對還原后巴西鐵礦粉樣品進行金屬化率和粘結比檢測,發現不同還原條件對巴西鐵礦粉的影響規律。研究發現純氫氣流態化還原巴西鐵礦粉的最佳條件為:還原溫度為923~1 023 K,還原氣體線速度0.6 m/s,還原時間30~50 min,還原壓力0.25 MPa,碳粉質量分數2%~6%(占礦粉質量),碳粉粒徑4~7μm。

中碳域鐵碳合金薄帶氣—固反應脫碳研究

陳鵬飛, 艾立群

2020, 41(3): 105-109. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.018

摘要(167) PDF(2)

摘要:
為了研究中碳域鐵碳合金薄帶固態下的脫碳規律,試驗以初始碳質量分數1.2%、1.5 mm厚的鐵碳合金薄帶作為研究對象,以界面氣—固反應的形式對薄帶進行脫碳處理。通過調整入爐Ar-H₂-H₂O的流量比例,控制氣氛P_H₂O/P_H₂為0.61。脫碳溫度選用1 353、1 413、1 453 K,保溫脫碳時間為10~40 min,間隔為10 min。研究表明:薄帶的脫碳反應近似為表觀一級反應,求解得到反應活化能為68.85 kJ/mol,脫碳過程的限制性環節為碳在薄帶基體內的擴散。擬合得出試驗條件下薄帶剩余平均碳含量經驗公式為w_t=1.2e^{(0.148 82－1.28×10^－4T)t}。提高脫碳溫度既可有效提高脫碳速率又可增大極限脫碳量。隨著脫碳處理時間的延長,碳的濃度梯度差減小、擴散行程加大,脫碳速率會逐漸降低并出現明顯的轉變節點。

V-Ti微合金化HRB600高強鋼筋組織及強化機制分析

楊曉偉, 陳煥德, 周云, 張宇, 朱海濤, 徐霞

2020, 41(3): 110-115. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.019

摘要(162) PDF(3)

摘要:
采用熱模擬試驗機、高分辨透射電鏡及金相顯微鏡等設備研究了V-Ti試驗鋼連續冷卻相轉變和強化機制。結果表明,低冷速下(0.5~1.5℃/s),組織為鐵素體和珠光體;冷速增加(1.5~5℃/s),發生貝氏體相變,且貝氏體比例逐漸增加;高冷速狀態(5~25℃/s),馬氏體出現并逐漸作為主體組織。V-Ti試驗鋼強化機制主要為析出沉淀強化和細晶強化,晶粒內部彌散析出10~60 nm圓角矩形的V(C,N)+TiN粒子。優化冷速1.0~1.5℃/s開展25 mm HRB600產線試制,屈服強度≥630 MPa,抗拉強度≥820 MPa,斷后伸長率≥20%,最大力總伸長率≥11%,強屈比≥1.25。

微波水解法制備α-納米氧化鐵的研究

張毅, 林玲, 朱學軍, 王俊, 鄧俊, 廖妮

2020, 41(3): 116-121. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.020

摘要(179) PDF(7)

摘要:
以FeCl₃為原料,三乙烯四胺(TETA)為配位劑,采用微波水解法制備α-納米Fe₂O₃。并運用激光粒度儀、FT-IR、UV-Vis對所得產物進行結構和性質的分析比較。結果表明,微波照射能迅速制備粒徑小而均勻的納米粒子,縮短陳化時間。微波水解法中,微波加熱時間14 min及n_TETA∶n_FeCl₃=40∶100(摩爾比)為最佳條件,在此條件下制備的納米α-Fe₂O₃粒徑小而均勻。納米Fe₂O₃的紅外光譜在580 cm^-1和480 cm^-1附近的特征吸收峰隨著粒徑的減小發生紅移,而紫外光譜在480 nm和330~350 nm附近兩個吸收峰受量子尺寸效應的影響隨粒徑變小發生藍移。

12Mn鋼精煉渣CaO/Al₂O₃值優化

王旭, 魏軍, 仇圣桃, 李召嶺, 李維

2020, 41(3): 122-127. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.021

摘要(193) PDF(4)

摘要:
通過對12Mn鋼精煉渣渣系進行調整,優化CaO/Al₂O₃值使得渣系脫硫率提高,熔化溫度降低,鋼中氧含量降低。結果顯示CaO/Al₂O₃值由調整前的平均值3.29降到了1.64,使得熔點降低進而提高脫硫率;最終通過脫硫率和鋼中氧含量驗證了CaO/Al₂O₃值在1.4~1.7時效果最佳。該研究對12Mn鋼精煉渣系調整具有重要指導意義。

鋼中Al₂O₃夾雜物生成、聚集原位觀察

沈昶, 鄭福舟, 陳潔, 楊崢

2020, 41(3): 128-131,142. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.022

摘要(152) PDF(3)

摘要:
利用高溫激光共聚焦顯微鏡觀察了鋁脫氧鋼Al₂O₃夾雜的生成、聚集成團簇以及Al₂O₃團簇運動到固液界面的行為特征,發現從生成單顆粒Al₂O₃并且單顆粒Al₂O₃從相距145μm到自發聚集成78μm的Al₂O₃團簇僅需1.5 s,聚集后的Al₂O₃團簇從鋼液內懸浮位置被吸附移動146μm至固液界面僅需0.5 s,后續生成單顆粒Al₂O₃迅速向固液界面處的Al₂O₃團簇聚集,Al₂O₃團簇可在1 s時間由細長狀收縮為團狀。理論分析表明Al₂O₃夾雜聚集、Al₂O₃團簇被固液界面吸附的主要作用力為范德華力,且夾雜尺寸越大所受范德華力越大,夾雜物的移動速度越快,Al₂O₃團簇自發收縮成團主要是液橋力的作用。

09CrCuSb鋼連鑄坯的高溫力學性能

胡海亮, 朱立光, 孫立根, 周景一

2020, 41(3): 132-136. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.023

摘要(189) PDF(6)

摘要:
采用Gleeble-3500熱模擬試驗機對09CrCuSb鋼連鑄坯的高溫力學性能進行測試,得到其在650~1 300℃的應力—應變曲線、高溫強度、熱塑性和塑性模量的變化規律。結果表明:應力—應變曲線中,應力峰值隨測試溫度升高而減小,當測試溫度高于700℃時,應力—應變曲線中出現應力平臺現象;連鑄坯試樣的高溫強度較差,隨溫度升高,其高溫強度整體呈下降趨勢;在2.4×10^-3 s^-1應變速率下,存在兩個明顯的脆性溫度區間,第一脆性溫度區間為1 200℃~熔點,第三脆性溫度區間為700~800℃,在825~1 250℃時09CrCuSb鋼連鑄坯熱塑性較好,斷面收縮率均大于80%;連鑄坯試樣的高溫塑性模量在675~1 300℃時小于660.099 MPa。

時效處理對06Cr15Ni5Cu2Ti鋼組織和力學性能的影響

白青青

2020, 41(3): 137-142. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.024

摘要(150) PDF(3)

摘要:
利用相圖計算、拉伸試驗、光學顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等分析測試手段,研究了06Cr15Ni5Cu2Ti馬氏體沉淀硬化不銹鋼經1 000℃固溶,425~650℃不同溫度時效處理后微觀組織與力學性能的演變規律。結果顯示,06Cr15Ni5Cu2Ti馬氏體沉淀硬化不銹鋼在450℃時效時強度出現峰值,沖擊功出現最低值。溫度升高,強度逐漸降低,沖擊韌性逐漸增加,650℃時效時強度最低,沖擊功最高。這種變化規律主要與組織中出現的富銅相及奧氏體的逆轉變有關。綜合考慮,06Cr15Ni5Cu2Ti鋼在500℃時效時,可以獲得良好的強度和韌性的配合。

硫元素對無取向硅鋼顯微組織和電磁性能的影響

張峰

2020, 41(3): 143-149. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.025

摘要(244) PDF(5)

摘要:
為了弄清楚硫元素在無取向硅鋼中的作用機理,結合工業化生產的0.25%Si硅鋼,探討了硫元素對鋼的顯微組織和電磁性能的影響。結果表明,鋼中的硫含量從0.001 9%增加至0.010 2%時,試樣的硫化物形貌、尺寸和數量發生了顯著變化。硫化物形貌依次表現為“膠囊形”→“橢球形”→“類球形”,組成依次演變為“單個的MnS”→“復合的MnS+Cu_xS”→“單個的Cu_xS”。由于Cu_xS釘扎晶界和降低了晶粒長大擴散率,導致了0.010 2%S試樣出現了“細晶偏聚”和“島狀晶粒”現象,最終引起晶粒尺寸偏小且非均勻分布。總的來說,0.010 2%S試樣的磁感要優于0.001 9%S試樣,但0.010 2%S試樣的鐵損要劣于0.001 9%S試樣。兩者鐵損中的渦流損耗差值基本恒定,但磁滯損耗的差值會隨著退火溫度的升高而出現增大,這是造成0.010 2%S試樣鐵損偏高的主導因素。

熱處理工藝對80kg水電站用鋼組織性能的影響

馮路路, 喬文瑋, 魯修宇

2020, 41(3): 150-155. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.026

摘要(162) PDF(4)

摘要:
采用光學顯微鏡、拉伸試驗機和低溫沖擊韌性試驗機研究了熱處理工藝對80 kg水電站用鋼組織性能的影響,分析了試驗鋼在不同淬火溫度和回火溫度下微觀組織的變化規律,討論了試驗鋼在不同熱處理狀態下力學性能變化規律。結果表明:試驗鋼在較低溫度下淬火得到粒狀貝氏體組織,隨著淬火溫度的提高,逐漸轉變為板條貝氏體組織。試驗鋼淬火后采用不同溫度高溫回火,淬火時形成的位錯出現合并、重組并消失,淬火內應力得到釋放,隨著回火溫度的升高,板條狀組織出現了合并長大,鐵素體數量增加,逐漸向多邊形鐵素體轉變。同時,屈服強度呈現先升高后降低的現象,在630℃達到最大值;抗拉強度則是單邊下降,當回火溫度達到650℃時,抗拉強度出現了不合格現象,延伸率和-40℃低溫沖擊韌性值在回火階段顯著提高,綜合對比認為較好的淬火溫度可以選擇900~930℃,回火溫度可以選擇600~630℃。

基于Ti元素添加的A356鋁合金成型工藝影響分析

趙利平

2020, 41(3): 156-160. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.027

摘要(131) PDF(2)

摘要:
基于A356鋁合金固態成型工藝,針對航空機器人的外殼A356鋁合金進行加工設計,添加鈦元素可有效降低鐵元素的含量,富鐵相的數量也得到有效控制,復合材料中針狀β富鐵相逐漸轉變為α富鐵相,同時富鐵相的尺寸顯著降低;抗拉強度、屈服強度大幅提升,塑性也有所增強。研究表明,隨著鈦元素的增加,合金的晶粒得到了明顯的細化,當超過一定值時,細化效果明顯下降,在進行半固態等溫處理時,富鐵相的寬度和長度都隨著溫度的升高先增大后變小;晶粒尺寸也隨著溫度的升高先減小后增大。隨著等溫時間的延長,富鐵相長度和寬度有所增大;延長等溫時間或添加細化劑,未熔初生相的球化呈現明顯趨勢。

SAPH440酸洗板電阻點焊工藝研究

余騰義

2020, 41(3): 161-165. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.028

摘要(102) PDF(2)

摘要:
以2.0 mm厚SAPH440酸洗板為研究對象,通過檢測點焊接頭的抗剪性能及十字拉伸性能,綜合評價接頭的力學性能,并使用Axio Obersver A1m型光學顯微鏡觀察點焊接頭顯微組織,測量熔核直徑,分析焊接電流對熔核直徑的影響,創建點焊工藝窗口。結果表明:酸洗板點焊工藝窗口為8.5 kA至12 kA,寬度3.5 kA,接頭熔核直徑及力學性能與焊接電流呈正相關,當出現飛濺后,熔核直徑與力學性能略微下降,熔核區與熱影響區組織均為馬氏體,受焊接熱循環的影響,熔核區組織為粗大柱狀,熱影響區組織為細小針狀。

ER70-Ti鋼鑄坯表面橫向裂紋分析及控制

朱立光, 張曉仕, 劉增勛, 王杏娟, 樸占龍, 張明博, 康愛元

2020, 41(3): 166-171. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.029

摘要(127) PDF(2)

摘要:
承鋼生產ER70-Ti焊絲鋼小方坯過程中鑄坯出現了嚴重的橫向裂紋。利用FactSage熱力學模擬軟件對ER70-Ti鋼的凝固特性進行分析,針對鋼本身特性、保護渣和連鑄工藝參數進行分析,研究橫向裂紋缺陷產生的原因。利用全自動爐渣熔點熔速測定儀測得保護渣的熔速為145 s,利用旋轉粘度計測試粘度為0.71 Pa·s,利用紅外傳熱系統測試熱流密度為184 kW/m²。這種熔速慢、控制傳熱效果差的保護渣嚴重影響保護渣的渣層厚度和保護渣熔化的均勻性,通過改變保護渣的堿度、C含量以及配碳模式。將保護渣的熱流密度降低到118 kW/m²,熔速提高到55 s。實際生產表明調整后的保護渣使鑄坯的表面質量明顯改善。

40Cr鋼螺栓斷裂失效原因分析

董雪嬌, 楊大巍, 劉錦燕, 劉兆華, 黃潔

2020, 41(3): 172-176. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.030

摘要(150) PDF(5)

摘要:
針對某廠水處理站服役4年便發生早期斷裂失效的40Cr螺栓,采用化學成分分析、力學性能檢測、掃描電鏡以及光學顯微鏡等方法對其斷裂原因進行了分析。結果表明,斷裂起源于第二道螺紋根部,該處存在多道次焊接是引起疲勞斷裂的誘因;軸的心部組織是珠光體+網狀鐵素體,屬未經調質處理的原材料組織,其力學性能和疲勞強度不能滿足使用要求;疲勞源處發現硬脆相馬氏體組織,與軸在運轉過程中不同心(偏心)產生交變應力的共同作用下使裂紋快速擴展直至斷裂。

留言板

2020年第41卷第3期

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