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金属学报 2020年第5期56卷 704-714页

作者：李根兰鹏张家泉北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

通过真空感应熔炼制备了成分为Fe-22Mn-0.65C的奥氏体TWIP钢,揭示了Ce含量及过热度对TWIP钢凝固组织细化的影响。基于FactSage 7.0热力学软件及错配度模型预测了Ce在TWIP钢中的变质产物及其非均质形核有效性,采用OM、SEM、EBSD、EPMA等... 详细信息

通过真空感应熔炼制备了成分为Fe-22Mn-0.65C的奥氏体TWIP钢,揭示了Ce含量及过热度对TWIP钢凝固组织细化的影响。基于FactSage 7.0热力学软件及错配度模型预测了Ce在TWIP钢中的变质产物及其非均质形核有效性,采用OM、SEM、EBSD、EPMA等手段对不同条件下凝固组织变质处理效果进行定量研究。结果表明,随Ce含量升高,其在TWIP钢中的反应产物由Ce2O3向Ce2O3+少量Ce2O2S转变,而2种粒子理论上均可作为有效形核核心;Ce变质处理后,TWIP钢试样铸态组织等轴晶率从25%升至72%,等轴晶平均尺寸由480μm减小到130μm,Mn元素偏析比由1.61降至1.41;降低变质处理温度时,含Ce粒子团聚倾向减小,TWIP钢凝固组织细化的效果更显著。本工作中建议的变质处理参数为过热度20℃时加入(0.02%~0.04%)Ce。

关键词： Ce TWIP钢变质处理凝固组织细化显微偏析

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大线能量焊接船板钢DH36凝固组织模拟

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连铸 2024年第4期 21-29页

作者：陈伟屈海珍李耀孙风杰杨改彦朱立光华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 河北省现代冶金技术重点实验室高品质钢连铸工程技术创新中心河北唐山063009 河北科技大学材料科学与工程学院河北石家庄050091

为提高大线能量焊接用钢母材的强韧性,基于氧化物冶金技术将微合金化应用于船板钢DH36的开发,探究微合金化对铸坯凝固组织改善的机理及工艺优化措施。通过建立凝固传热及组织数学模型,研究微合金元素与工艺参数对凝固组织细化的影响,利... 详细信息

为提高大线能量焊接用钢母材的强韧性,基于氧化物冶金技术将微合金化应用于船板钢DH36的开发,探究微合金化对铸坯凝固组织改善的机理及工艺优化措施。通过建立凝固传热及组织数学模型,研究微合金元素与工艺参数对凝固组织细化的影响,利用真空感应炉冶炼试验钢并使用金相显微镜观察试验钢显微组织验证模拟结果。研究结果表明,Mo质量分数为0.040%~0.050%细化效果明显;Nb质量分数从0.030%增加到0.040%过程,凝固组织细化效果较好;Mg质量分数在0.002%~0.003%内增加细化效果明显;V含量增加对凝固组织的影响较小;Ti质量分数在0.015%~0.016%范围更有利于晶粒细化。过热度适当减小有利于组织细化,低拉速更有利于铸坯质量提高。在生产2 400 mm×400 mm断面船板钢DH36铸坯时,为获得优良的钢液凝固组织及细化晶粒,根据本研究应采用的最佳工艺参数为:拉速为0.58~0.60 m/min、过热度为25℃、Mo质量分数为0.050%、Nb质量分数为0.040%、Mg质量分数为0.003 0%、V质量分数为0.003 5%、Ti质量分数为0.015%。结果显示,此工艺条件下凝固组织的等轴晶区域较常规合金含量铸坯提高11个百分点,优化率为35%,晶粒细化效果显著。在试验和计算分析基础上,提出的改善铸坯母材性能的微合金添加含量范围及工艺参数优化措施,可为大线能量焊接船板钢连铸过程工艺优化提供可靠的理论指导。

关键词：大线能量焊接船板钢微合金化凝固组织细化优化措施 DH36

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脉冲磁场对4N6纯铝和5N高纯铝凝固组织和性能的影响

脉冲磁场对4N6纯铝和5N高纯铝凝固组织和性能的影响

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作者：高媛毓内蒙古科技大学

学位级别：硕士

纯铝和高纯铝具有电导率高和延展性好的优点,因此常用于硬盘存储、电容器箔等领域。目前,纯铝和高纯铝成材率和良品率较低,主要表现在纯铝和高纯铝材料中存在大量的羽毛状晶组织,具有极强的方向性。减少羽毛状晶组织,抑制各向异性,对提... 详细信息

纯铝和高纯铝具有电导率高和延展性好的优点,因此常用于硬盘存储、电容器箔等领域。目前,纯铝和高纯铝成材率和良品率较低,主要表现在纯铝和高纯铝材料中存在大量的羽毛状晶组织,具有极强的方向性。减少羽毛状晶组织,抑制各向异性,对提高成材率和成品质量具有现实意义。文对4N6纯铝和5N高纯铝熔体(750℃以上)施加脉冲磁场,分别设计了频率为0-100Hz、占空比为0-100%、磁感应强度为0-200m T的条件,探索脉冲磁场对凝固过程、凝固组织和力学性能的影响。通过示波器测量熔体表面磁感应强度和磁感应强度变化率,使用无纸化记录仪,记录熔化和凝固温度历程,使用CAD面积工具统计凝固组织等轴晶比例,使用X射线衍射仪、DSC差示扫描量热仪对加磁前后试样的物性参数进行分析,使用COMSOL对磁场进行模拟。结果表明,在750℃以上施加脉冲磁场,基本消除羽毛状晶组织。随着磁感应强度增加,等轴晶占比提高。随着频率和占空比增大,等轴晶比例先增高后降低,最佳电磁参数为频率20Hz、占空比20%。4N6纯铝的等轴晶比例达到到82.0%,5N高纯铝的等轴晶比例达到94.2%。施加脉冲磁场,4N6纯铝力学性能得到改善,4N6纯铝加磁(频率20Hz、占空比20%)后的抗拉强度为71.0MPa、伸长率为62.5%、硬度为37.4 HV。与未施加脉冲磁场试样(抗拉强度43MPa、伸长率50.3%、硬度26.2 HV)相比,分别提升65.1%、24.3%、42.7%。施加脉冲磁场(频率20Hz、占空比20%)后,5N高纯铝力学性能为,抗拉强度38.0MPa,伸长率44.6%,断面收缩率84.0%,硬度27.8 HV。与未施加脉冲磁场(抗拉强度30.0MPa、伸长率为32.6%、断面收缩率为66.3%、硬度18.0 HV)相比提升了提升了26.7%、36.8%、26.7%、54.4%。研究结果为改善纯铝组织和性能提供了一种有效的方案,符合目前我国绿色可持续发展理念,对于推进纯铝产业发展具有意义。

关键词： 4N6纯铝 5N高纯铝脉冲磁场力学性能凝固组织细化

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La对800H镍基耐蚀合金组织和力学性能的影响

La对800H镍基耐蚀合金组织和力学性能的影响

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作者：任祥太原理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术及工业生产的快速发展,800H镍基耐蚀合金在航空航天、石油化工、核工业等领域的应用越来越广泛。传统的800H镍基合金的生产工艺为模铸、电渣重熔等,但这种工艺成材率和生产效率低下,成本较高。采用立式板坯连铸新工艺可大... 详细信息

随着科学技术及工业生产的快速发展,800H镍基耐蚀合金在航空航天、石油化工、核工业等领域的应用越来越广泛。传统的800H镍基合金的生产工艺为模铸、电渣重熔等,但这种工艺成材率和生产效率低下,成本较高。采用立式板坯连铸新工艺可大规模生产800H合金,提高生产效率,但生产的连铸坯初始凝固组织晶粒粗大,恶化合金的强/韧性。为此,本研究以宝钢生产的800H镍基合金为研究对象,用真空感应炉冶炼四组不同La含量的800H试验合金。研究、分析La含量对凝固组织细化、夹杂物特征、力学性能的影响及其作用机理。为细化800H合金连铸坯凝固组织晶,开发低成本的800H合金生产技术提供基础实验数据,对解决生产过程中存在的表面缺陷和废品率较高的问题,调整我国钢铁产业结构,具有潜在的应用价值和指导意义。其研究方法和内容包括:(1)用真空感应炉在MgO坩埚内冶炼制备四组不同La含量的800H合金试样,进行化学成分检测,结合现代冶金理论,分析、探讨La元素对钢液洁净化、细晶化的作用机理;(2)用现代的检测技术手段,如金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS),表征实验数据,通过热力学计算与动力学分析,描述亚微米级夹杂物在钢液精炼过程中的演变机制;(3)用二维晶格错配度公式,计算不同夹杂物与800h合金的晶格错配度,定性描述含la亚微米级夹杂物细化凝固组织的机理;(4)用800h合金试样的力学性能随la含量变化的实验数据,分析、探讨亚微米级夹杂物对800h镍基合金综合力学性能的作用机理。通过试验研究,本文得出以下结论:(1)800h合金中[la]由0%增加到0.047%时,[o]由0.013%降低到0.007%,[s]由0.003%降低到0.001%,说明la具有很强的脱硫、脱氧和钢液净化能力。(2)la可显著细化800h合金的凝固组织,当[la]由0增加到0.047%时,等轴晶比例由0增加到75%,等轴晶晶粒尺寸由6.0μm减小到3.2μm,枝晶组织变细变短,一次枝晶间距由77.5μm降低到43.8μm,二次枝晶间距基本没变。(3)la可以显著细化800h合金的奥氏体晶粒,当合金中[la]含量由0增加到0.047%时,奥氏体晶粒尺寸由121.32μm变为42.57μm。(4)800h合金中添加la后,大尺寸的al2o3夹杂物与长条状、大体积的mns夹杂物被改性为小尺寸、类球状的含la夹杂物,并生成大量高熔点的la2o3和la2o2s颗粒。错配度结果表明,800h合金(111)面/la2o3的(0001)面之间的错配度为6.7%,800h合金的(100)面/la2o2s的(0001)面之间的错配度为5.42%,因其错配度较低,能够提供大量的非均质形核有效核心,是细化800h镍基耐蚀合金合金的凝固组织得到显著细化。(5)随着800h合金中la含量的增加,800h合金的力学性能呈现明显升高的趋势,当[la]含量由0增加到0.047%时,试样的屈服强度、抗拉强度、延伸率、和冲击功分别提高46.9%、22.3%、21.1%和23%。La改善800H合金的凝固组织,细化奥氏体晶粒及La对夹杂物的改性是提高800H合金力学性能的主要原因

关键词： 800H镍基耐蚀合金 La 亚微米级夹杂物凝固组织细化力学性能

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磁控电渣重熔技术研究进展

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自然杂志 2023年第3期45卷 188-206页

作者：郭逸丰李强郑天祥沈喆丁彪钟云波上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444 上海大学上海市钢铁冶金新技术应用重点实验室上海200444

电渣重熔作为生产特殊钢等高端装备材料的重要环节,是一种集去除夹杂物和优化凝固组织于一体的二次精炼技术。然而,随着锭型尺寸的增加,大型特殊钢电渣锭普遍存在纯净度低、均质性差、凝固组织/碳化物粗大等共性问题。近年来,利用外加... 详细信息

电渣重熔作为生产特殊钢等高端装备材料的重要环节,是一种集去除夹杂物和优化凝固组织于一体的二次精炼技术。然而,随着锭型尺寸的增加,大型特殊钢电渣锭普遍存在纯净度低、均质性差、凝固组织/碳化物粗大等共性问题。近年来,利用外加磁场对电渣精炼以及凝固过程进行调控,得到了众多研究者的广泛关注。文章主要结合课题组近些年的研究成果,围绕磁控电渣重熔多级强化去除夹杂物、磁控电渣重熔凝固组织/碳化物细化、磁控电渣重熔技术工业实践等方面,阐述了外加磁场提升电渣锭纯净度和均质性的作用机制,并提出未来的思考方向和研究重点。

关键词：磁控电渣重熔特殊钢夹杂物去除凝固组织细化工业实践

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