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重型燃机发动机涡轮盘电渣重熔合金凝固组织数值模拟

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材料与冶金学报 2025年第1期24卷 15-23页

作者：吴佳雷王芳李升刘中秋李宝宽东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室沈阳110819 东北大学冶金学院沈阳110819

GH4706是一种高性能沉淀强化的铁镍基高温合金,适合制造重型燃机发动机涡轮盘锻件.本文中建立了GH4706合金电渣重熔的传热、形核和生长模型,并分析了不同熔炼电流对其温度分布和凝固组织的影响.结果表明:随着熔炼时间的增加,底水箱的冷... 详细信息

GH4706是一种高性能沉淀强化的铁镍基高温合金,适合制造重型燃机发动机涡轮盘锻件.本文中建立了GH4706合金电渣重熔的传热、形核和生长模型,并分析了不同熔炼电流对其温度分布和凝固组织的影响.结果表明:随着熔炼时间的增加,底水箱的冷却效率变低,铸锭凝固变缓慢,两相区面积占比增大,凝固终点约在铸锭高度的5/6处;铸锭横截面的晶粒数与晶粒平均面积成反比关系,在纵向高度y=380 mm的横截面处晶粒数最多,晶粒平均面积最小,在y=760 mm的横截面处晶粒数最少,晶粒平均面积最大,达到0.025 cm2;当熔炼电流从14 kA增至28 kA时,y=380 mm的横截面处晶粒数减少了8.26%,晶粒平均面积增大了9.00%.

关键词： GH4706 电渣重熔元胞自动机高温合金

钙线喂入量对Q355含钛铝镇静钢洁净度的影响

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钢铁研究学报 2025年第02期 164-172页

作者：张雅辰邓志银刘晓峰朱苗勇东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室东北大学冶金学院重庆钢铁股份有限公司炼钢厂

为了进一步探究钙处理的影响，在国内某钢厂Q355含钛铝镇静钢精炼过程开展工业试验，通过调整喂钙线量研究不同Ca添加量对钢中非金属夹杂物以及洁净度的影响。结果表明，精炼过程夹杂物会向液相CaO-Al2O3夹杂物演变，不同钙线喂入量不... 详细信息

为了进一步探究钙处理的影响，在国内某钢厂Q355含钛铝镇静钢精炼过程开展工业试验，通过调整喂钙线量研究不同Ca添加量对钢中非金属夹杂物以及洁净度的影响。结果表明，精炼过程夹杂物会向液相CaO-Al2O3夹杂物演变，不同钙线喂入量不会影响夹杂物的演变趋势。钙处理后钢中全氧含量升高，夹杂物平均尺寸减小，但会导致钢中大尺寸CaO-Al2O3夹杂物出现的频率增加，同时也加剧了耐火材料的侵蚀与剥落。在保证钢液可浇性的前提下，尽可能减少喂钙线量对钢液洁净度是有利的。如果没有钢液可浇性问题，甚至可以考虑取消钙处理。

关键词：钙处理洁净钢夹杂物液相可浇性

废弃钕铁硼磁体稀土元素回收工艺研究现状及展望

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中国有色冶金 2025年第1期54卷 30-41页

作者：董静静石俊杰邱玉超陈东侯长乐李建中东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

本文以典型钕铁硼磁体的成分及物相特征为基础,阐述了国内外钕铁硼废料回收工艺的发展现状,其中,直接回收工艺能耗低、环境友好,但其仅适用于结构保存相对完整的钕铁硼磁体废料;湿法工艺可以有效提取钕铁硼磁体废料中的稀土和铁等元素,... 详细信息

本文以典型钕铁硼磁体的成分及物相特征为基础,阐述了国内外钕铁硼废料回收工艺的发展现状,其中,直接回收工艺能耗低、环境友好,但其仅适用于结构保存相对完整的钕铁硼磁体废料;湿法工艺可以有效提取钕铁硼磁体废料中的稀土和铁等元素,但流程相对复杂、耗酸量大,且会产生二次废酸废碱;火法回收工艺流程短,适合大规模操作,但存在耗能高,稀土元素回收率相对较低的问题;联合工艺克服了湿法和火法工艺的缺点,具有较好的应用前景。未来钕铁硼回收工艺的开发应着重解决现行技术存在的资源环境污染等问题,同时也应加大基础相变热力学数据库及有价金属微观迁移动力学模型的建立,兼顾非稀土金属的循环高值利用,促进钕铁硼回收产业朝着绿色化、低成本、短流程、高收率的方向发展。

关键词：钕铁硼磁体废料回收工艺热力学数据库反应动力学绿色低碳

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钙化生物质转型法处理高铁赤泥试验研究

中国有色冶金 2025年第1期54卷 129-137页

作者：张小雷吕国志张廷安冉旋东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室辽宁沈阳110819

赤泥中Fe_(2)O_(3)和Al_(2)O_(3)含量相对较高,目前处理工艺存在回收率较低、成本较高、回收金属元素单一等问题。本文利用生物质在碱性条件下具有强还原性的性质,采用钙化生物质转型法处理高铁赤泥,考察各工艺参数对赤泥中赤铁矿还原... 详细信息

赤泥中Fe_(2)O_(3)和Al_(2)O_(3)含量相对较高,目前处理工艺存在回收率较低、成本较高、回收金属元素单一等问题。本文利用生物质在碱性条件下具有强还原性的性质,采用钙化生物质转型法处理高铁赤泥,考察各工艺参数对赤泥中赤铁矿还原过程以及钠碱和氧化铝溶出过程的影响,得到以下主要结论。赤泥中赤铁矿经钙化生物质转型转化为磁铁矿进入转型渣,部分铁作类质同晶替代水化石榴石中的铝,生成了铁水化石榴石;在反应温度280℃、苛性碱浓度240 g/L、生物质添加量为秸秆∶赤铁矿=1∶2、液固比4∶1、反应时间1 h的条件下,赤铁矿转化为磁铁矿进入转型渣中,Fe_(2)O_(3)还原率最大可以达到98.13%,Na_(2)O和Al_(2)O_(3)溶出率分别可达88.27%和86.61%;利用钙化生物质转型法可调控赤泥转型渣中磁铁矿和铁水化石榴石的物相比例,从而达到理想的脱碱、溶铝效果,为后继铁的磁选回收创造有利条件,同时磁选后的低碱、低铝、低铁的尾渣可做土壤化处理,实现了赤泥的无害化、高值化和资源化利用。

关键词：高铁赤泥玉米秸秆钙化生物质转型法赤铁矿磁铁矿

混合稀土对α-Fe2O3晶体结构、形貌和耐蚀性能的影响研究

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有色金属(中英文) 2025年第2期 231-238页

作者：李威史培阳宁俊翔郑力志东北大学冶金学院多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室大连艺术学院美术学院

研究采用水热法合成了混合稀土掺杂的α-Fe2O3纳米颗粒（La/Ce-doped α-Fe2O3），并研究了La和Ce对α-Fe2O3的晶体结构、形貌和耐蚀性能的影响。结果表明，制备的La/Ce-doped α-Fe2O3具有多晶结构，La和Ce的掺杂引起α-Fe2O3晶体的晶... 详细信息

研究采用水热法合成了混合稀土掺杂的α-Fe2O3纳米颗粒（La/Ce-doped α-Fe2O3），并研究了La和Ce对α-Fe2O3的晶体结构、形貌和耐蚀性能的影响。结果表明，制备的La/Ce-doped α-Fe2O3具有多晶结构，La和Ce的掺杂引起α-Fe2O3晶体的晶格畸变，增强了晶体的稳定性。在3.5%NaCl溶液中，La/Ce-doped α-Fe2O3的腐蚀电流密度为0.000 5μA·cm-2，与α-Fe2O3（u）相比降低了10倍，腐蚀电位为-1.226 mV，且有钝化膜的生成，表现出更高的电化学稳定性。La/Ce-doped α-Fe2O3在0.1 mol·L-1NaNO3溶液中表现出更好的酸碱缓冲能力，消耗氢离子总量[H+]t=5.84 mmol·L-1。这些结果表明，La和Ce共掺杂可以增强α-Fe2O3纳米颗粒的耐腐蚀性能。本研究结果对于稀土和氧化铁的高值化利用具有重要的参考价值和理论指导意义。

关键词： α-Fe2O3纳米颗粒稀土改性电化学稳定性酸碱缓冲

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ZrB_(2)涂层熔盐电沉积制备与表征

材料与冶金学报 2025年第1期24卷 48-54页

作者：王世兴郭不拘舒勤专贺振坤刘爱民石忠宁中国铝业集团有限公司北京100082 东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室沈阳110819

以石墨为基体,采用电沉积法,在摩尔比为45∶35∶5∶15的KF-KCl-K2ZrF6-KBF4熔盐体系中制备了ZrB_(2)涂层;采用差热分析法、连续变化电导池常数法与阿基米德法分别测定了该熔盐体系的初晶温度、电导率和密度,并获得了电导率和密度随温度... 详细信息

以石墨为基体,采用电沉积法,在摩尔比为45∶35∶5∶15的KF-KCl-K2ZrF6-KBF4熔盐体系中制备了ZrB_(2)涂层;采用差热分析法、连续变化电导池常数法与阿基米德法分别测定了该熔盐体系的初晶温度、电导率和密度,并获得了电导率和密度随温度的变化规律;使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、表面粗糙度测量仪和镀层结合强度测试仪,研究了阴极电流密度(0.2~0.5 A/cm^(2))和熔盐温度(620~720℃)对ZrB_(2)涂层电沉积过程的影响.结果表明:该熔盐体系的初晶温度为600.9℃,电导率和密度随温度的升高分别呈增大及减小趋势;增大电流密度、降低熔盐温度均可细化涂层晶粒,提高涂层致密性;在0.3 A/cm^(2)和670℃的最佳条件下,制备的ZrB_(2)涂层的厚度约为190μm,择优取向为(110),表面粗糙度为5.97μm,涂层与石墨基体的结合强度为4.35 MPa.

关键词：熔盐电沉积 ZrB_(2) 涂层物化性质

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利用钢渣制备钙基CO2循环吸附材料

钢铁研究学报 2025年第02期 258-268页

作者：刘军李宇蒙曹志众刘玉峰陶梦洁赵青本钢集团有限公司技术中心先进汽车用钢开发与应用技术国家地方联合工程实验室东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室东北大学冶金学院东北大学工业智能与系统优化国家级前沿科学中心东北大学智能工业数据解析与优化教育部重点实验室

“碳中和2060”背景下研究钢渣碳捕集应用的意义不言而喻。为提高钢渣资源的综合利用，减少钢铁冶炼过程排放的CO2,采用湿法浸出技术提取了钢渣中的Ca、Mg组元，针对获得的Ca-Mg-Si-Al体系，开展了利用化学共沉淀法、溶胶-凝胶法和水热... 详细信息

“碳中和2060”背景下研究钢渣碳捕集应用的意义不言而喻。为提高钢渣资源的综合利用，减少钢铁冶炼过程排放的CO2,采用湿法浸出技术提取了钢渣中的Ca、Mg组元，针对获得的Ca-Mg-Si-Al体系，开展了利用化学共沉淀法、溶胶-凝胶法和水热合成法3种方式制备CO2吸附剂的实验研究，通过XRF、XRD、SEM、BET等检测手段对吸附剂的物化特性及循环吸附性能进行了表征分析。结果表明，与其他2种方法相比，化学共沉淀法在50℃、pH=10和陈化时间2 h条件下制备的吸附剂具有较高的初次吸附容量，为0.258 g/g。制备方式不同，CO2吸附剂循环吸附性能表现出不同规律。化学共沉淀法制备的CO2吸附剂吸附容量随循环次数增加呈下降趋势，水热合成法制备的CO2吸附剂，呈先增高后降低的趋势。

关键词：钢渣 CO2吸附剂化学共沉淀法溶胶-凝胶法水热合成法

铁钴镍三元系水电解催化剂的制备及其性能研究

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现代化工 2025年第1期45卷 82-86,92页

作者：王明华赵喆张文浩王英鹏顾军王泓鉴东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室辽宁沈阳110819 南京大学物理学院江苏南京210093 中科院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

采用水热法制备并表征了铁钴镍系列氢氧化物催化剂,考察了铁钴镍催化剂摩尔分数对泡沫镍电极电催化性能的影响。结果表明,铁钴镍系列氢氧化物催化剂的最佳制备条件为:水热温度60℃、持续时间8 h,此时得到的样品比表面积最大,为59.61 m^(... 详细信息

采用水热法制备并表征了铁钴镍系列氢氧化物催化剂,考察了铁钴镍催化剂摩尔分数对泡沫镍电极电催化性能的影响。结果表明,铁钴镍系列氢氧化物催化剂的最佳制备条件为:水热温度60℃、持续时间8 h,此时得到的样品比表面积最大,为59.61 m^(2)/g;25 mA/cm^(2)的电流密度下60%摩尔分数的Ni样品的析氧电位仅为1.35 V;Co(OH)_(2)摩尔分数为20%的催化剂在25 mA/cm^(2)的电流密度下最低析氧电位仅为1.33 V,过电位为100 mV;而20%Fe(OH)_(3)的样品表现出最低的阻抗。将优化成分后的铁钴镍(摩尔比为2∶2∶6)系氢氧化物催化剂作为测试样品涂覆在镍网电极上,在大面积电极下,电流密度为2000 A/m^(2)时小室电压为1.71 V左右、过电位为420 mV。

关键词：铁钴镍三元催化剂水热法水电解析氧电位

基于MI和XGBoost算法电渣重熔终点磷含量预报模型

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特殊钢 2025年第1期46卷 117-125页

作者：刘玉潇董艳伍姜周华陈玺东北大学冶金学院沈阳110819 东北大学轧制及自动化国家重点实验室沈阳110819 东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室沈阳110819

研究针对电渣重熔流程提出了一种基于互信息法(MI)和XGBoost的电渣重熔终点磷含量预报模型,利用互信息法对影响终点磷含量的因素进行特征选择与特征评估,特征选择后的数据集作为模型的输入变量。建立MI-XGBoost模型对生产数据进行训练... 详细信息

研究针对电渣重熔流程提出了一种基于互信息法(MI)和XGBoost的电渣重熔终点磷含量预报模型,利用互信息法对影响终点磷含量的因素进行特征选择与特征评估,特征选择后的数据集作为模型的输入变量。建立MI-XGBoost模型对生产数据进行训练及验证,利用网格搜索交叉验证对模型结构调整和超参数优化,并与MI-RR、MI-RF、MI-GBDT和MI-KNN模型进行横向对比,结果表明,MI-XGBoost模型具有最高的预测精度,MI和GridSearchCV的加入提高了模型预测性能和拟合能力。通过对于测试集的验证,MI-XGBoost模型的R^(2)、平均绝对误差、解释方差分数和最大误差的数值分别为0.8894、0.0004、0.8972和0.0041,均优于MI-RR、MI-RF、MI-GBDT和MI-KNN模型。MI-XGBoost模型实现了终点磷含量的有效预测,为电渣重熔流程终点控制和判断提供了很好的参考,为实现电渣重熔过程智能化提供了一个新思路。

关键词：电渣重熔互信息法 XGBoost算法磷含量机器学习