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草酸选择性直接浸出石煤中钒的研究

稀有金属 2017年第8期41卷 918-924页

作者：胡鹏程张一敏刘涛黄晶袁益忠郑秋实武汉科技大学资源与环境工程学院钒资源高效利用湖北省协同创新中心湖北武汉430081 高性能钢铁材料及其应用湖北省协同创新中心湖北武汉430081

以湖北通山云母型含钒石煤为原料,对比研究草酸直接浸出和硫酸直接浸出工艺,在Ca F2用量为原矿质量5%(质量分数)的条件下,考查了H+用量、浸出时间、浸出温度和水矿比对钒和铁浸出率的影响。研究表明:在浸出条件均为H+用量12 mol·kg-1... 详细信息

以湖北通山云母型含钒石煤为原料,对比研究草酸直接浸出和硫酸直接浸出工艺,在Ca F2用量为原矿质量5%(质量分数)的条件下,考查了H+用量、浸出时间、浸出温度和水矿比对钒和铁浸出率的影响。研究表明:在浸出条件均为H+用量12 mol·kg-1、浸出时间6 h、浸出温度95℃、水矿比1.5∶1.0(L·kg-1)条件下,草酸浸出和硫酸浸出过程中钒的浸出率分别为71.5%和74.1%,而铁的浸出率分别为3.4%和13.0%,草酸浸出铁的量仅为硫酸浸出铁的量的26.2%,实现了石煤中钒的选择性浸出。由X射线衍射(XRD)及红外光谱(FTIR)分析可知,两种浸出渣中云母的衍射峰及特征吸收峰均发生明显变化,说明云母晶格结构被破坏,使钒被浸出;对比原矿中黄铁矿的衍射峰,草酸浸出渣黄铁矿衍射峰变化不大,而硫酸浸出渣黄铁矿衍射峰强度减弱,说明硫酸浸出下黄铁矿的溶出量大于草酸浸出体系下的溶出量,与实验结果相一致。

关键词：石煤选择性浸出草酸硫酸钒铁

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多尺度截面组织对调质海工钢强韧性的影响

钢铁 2023年第2期58卷 147-158页

作者：胡磊张莉芹胡锋尹朝朝陈腾升武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081 武汉科技大学应用物理系湖北武汉430081

在轧制与热处理过程中,大厚度海工钢表面到心部冷却速度、转变动力学存在较大差异,导致厚板截面上难以完全达到临界冷速,从而形成了马氏体、贝氏体多相组织。通过对特厚板截面组织观察和统计分析了解多尺度LM/LB亚结构对试验钢强韧性的... 详细信息

在轧制与热处理过程中,大厚度海工钢表面到心部冷却速度、转变动力学存在较大差异,导致厚板截面上难以完全达到临界冷速,从而形成了马氏体、贝氏体多相组织。通过对特厚板截面组织观察和统计分析了解多尺度LM/LB亚结构对试验钢强韧性的影响。性能测试显示,抗拉强度与屈服强度从表层到心部略有降低,但厚板截面不同位置的低温冲击性能差别显著(表层、1/4θ(θ为厚度)、心部-40℃冲击功平均值分别为139、204.7、172 J)。由于马氏体较高密度的晶格缺陷在EBSD带斜率(BS)图中显示低画质的特点,结合高斯多峰拟合技术定量确定了1/4θ板条马氏体(LM)和条状贝氏体(LB)混合组织(68.3%(体积分数)LM+31.7%(体积分数)LB),两相混合组织的1/4θ处具有高的大角度晶界比例、最低的平均取向差分布(KAM)和几何必要位错密度(GND),因而拥有优良的低温冲击韧性。无扩散型马氏体相变受形核率影响极大而贝氏体相变受形核率与原子扩散速率共同作用,厚板截面效应改变了形核率与原子扩散速度,进而影响多尺度LM/LB亚结构尺寸。引入Hall-Petch公式描述LM/LB不同尺度亚结构对屈服强度与冲击韧性的影响,通过线性拟合数值分析得到亚结构尺寸与强韧性的相关系数R,R值越大表明亚结构对材料强韧性影响越大,由此确定了板条(lath)与板条块(block)分别是决定调质态海工钢屈服强度与韧性的有效控制单元。

关键词：冷却速率特厚板晶粒尺寸多尺度LM/LB亚结构带斜率 Hall-Petch公式

合金碳化物M_(7)C_(3)的磁性与电子结构

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钢铁研究学报 2021年第3期33卷 240-245页

作者：王雨侯廷平林恒福杨晓萍吴开明武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学冶金工程过程系统科学湖北省重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081 极端条件下凝聚态物理安徽省重点实验室安徽合肥230031 中国科学院强磁场中心安徽合肥230031

合金碳化物的析出行为决定了耐热钢在中、高温条件下的服役寿命。利用Diamond软件探索了合金碳化物M_(7)C_(3)(M=Fe,Cr)的晶体结构,并统计了M_(7)C_(3)中原子间的成键情况。同时,利用第一性原理计算其在0 K、0 Pa条件下M_(7)C_(3)中各... 详细信息

合金碳化物的析出行为决定了耐热钢在中、高温条件下的服役寿命。利用Diamond软件探索了合金碳化物M_(7)C_(3)(M=Fe,Cr)的晶体结构,并统计了M_(7)C_(3)中原子间的成键情况。同时,利用第一性原理计算其在0 K、0 Pa条件下M_(7)C_(3)中各原子的磁矩和电子结构。结果表明,M_(7)C_(3)中的Fe、C原子沿着〈001〉方向分层排列,且Fe原子沿着〈001〉方向构成了正方形、三角形、六角环;Fe—C键的键长越长,对应Fe原子的磁矩越大;态密度分布显示M_(7)C_(3)的磁矩贡献主要来自于Fe原子的d轨道,Fe原子d轨道与C原子的p轨道发生了杂化,形成了共价键、离子键,且M_(7)C_(3)具有金属性。Cr原子的自旋极化度小于Fe原子,所以Cr原子的加入使得M_(7)C_(3)的磁性减小。此研究有助于拓展碳化物的应用与控制技术,为碳化物的析出强化机制提供了理论基础。

关键词：钢合金碳化物第一性原理磁矩电子结构

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Nb微合金化高碳钢奥氏体晶粒长大原位观察

钢铁研究学报 2022年第8期34卷 840-847页

作者：张琪王厚昕朱敏苏雪周明星徐光武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081 武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 中信微合金化技术中心北京100004 宝钢股份中央研究院(青山) 湖北武汉430080

以往研究表明Nb析出相钉扎和固溶Nb溶质拖曳作用共同阻碍奥氏体晶粒长大。采用高温共聚焦显微镜研究了Nb对一种高碳含Nb钢奥氏体晶粒长大的影响,对含Nb钢加热过程组织演变进行原位观察。结果表明,Nb在没有钉扎作用下(即高温条件下)仍能... 详细信息

以往研究表明Nb析出相钉扎和固溶Nb溶质拖曳作用共同阻碍奥氏体晶粒长大。采用高温共聚焦显微镜研究了Nb对一种高碳含Nb钢奥氏体晶粒长大的影响,对含Nb钢加热过程组织演变进行原位观察。结果表明,Nb在没有钉扎作用下(即高温条件下)仍能起到阻碍奥氏体晶粒长大的作用,该阻碍效果主要是固溶Nb的溶质拖曳作用引起的。采用2种模型对奥氏体晶粒长大行为进行拟合,给出了不同加热温度下Nb微合金化高碳钢的Beck长大方程,同时考虑到加热温度和保温时间的共同影响,根据原位观察结果得到实验钢的奥氏体晶粒长大动力学模型,该模型能够较准确地预测Nb微合金化高碳钢奥氏体晶粒长大行为。

关键词： Nb微合金化高碳钢原位观察奥氏体晶粒长大

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原位观察铌对高碳钢珠光体相变的影响

钢铁 2022年第4期57卷 88-96页

作者：苏雪王厚昕朱敏张琪田俊羽徐光武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081 武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 中信微合金化技术中心北京100004 宝钢股份中央研究院(青山) 湖北武汉430081

为了研究微合金元素铌(Nb)对高碳钢中珠光体相变的影响,在高温激光共聚焦显微镜下原位观察了不含铌和含铌高碳钢连续冷却过程中珠光体动态形核和长大行为。结果表明,在高碳钢中添加铌增加了珠光体形核点的数量,这是因为铌提高珠光体单... 详细信息

为了研究微合金元素铌(Nb)对高碳钢中珠光体相变的影响,在高温激光共聚焦显微镜下原位观察了不含铌和含铌高碳钢连续冷却过程中珠光体动态形核和长大行为。结果表明,在高碳钢中添加铌增加了珠光体形核点的数量,这是因为铌提高珠光体单位面积形核数量。同时,铌元素减慢珠光体长大速率是由于铌显著阻碍珠光体长大,但当铌质量分数超过0.014%后,阻碍珠光体长大速率的效果不再进一步增加。从以上结果可知,在高碳钢中添加铌促进珠光体形核,但是减慢珠光体长大速率。所以,为了更加准确地研究铌元素对珠光体相变的影响,选用不含铌及铌质量分数为0.027%的两种高碳钢,在Gleeble-3500热模拟试验机上进行与高温原位观察试验相同试验工艺的热膨胀试验。通过热膨胀试验发现,铌的添加增大过冷度,导致降低了珠光体相变温度区间,但是铌显著阻碍碳在奥氏体中的扩散系数,所以铌减慢珠光体长大速率。另外,铌减慢连续冷却条件下的珠光体相变动力学,推迟珠光体相变,从而降低珠光体相变速率,表明铌对珠光体长大的阻碍作用强于其对珠光体形核的促进作用。因此,在高碳钢中,铌元素的添加推迟珠光体相变。此外,铌的添加增大过冷度,使含铌高碳钢的珠光体片层细化,提高了含铌高碳钢的硬度,但在铌质量分数超过0.014%后,细化效果不再进一步增强。

关键词：铌微合金化高碳钢原位观察珠光体相变珠光体长大速率

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高碳铬轴承钢的成分设计和热处理工艺的研究进展

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特殊钢 2015年第3期36卷 9-13页

作者：张国宏张志成吴开明耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室高性能钢铁材料及其应用湖北省协同创新中心武汉科技大学国际钢铁研究院武汉430081 湖北新冶钢有限公司黄石435001

叙述了高碳铬轴承钢中Mn、Si、Cr、Mo和Al含量及热处理工艺包括马氏体淬火-回火,贝氏体等温淬火、贝氏体-马氏体和马氏体-贝氏体淬火以及纳米贝氏体钢的研究进展。近10年发展的高强度、高塑性和高韧性的纳米贝氏体钢,因其由纳米尺寸的... 详细信息

叙述了高碳铬轴承钢中Mn、Si、Cr、Mo和Al含量及热处理工艺包括马氏体淬火-回火,贝氏体等温淬火、贝氏体-马氏体和马氏体-贝氏体淬火以及纳米贝氏体钢的研究进展。近10年发展的高强度、高塑性和高韧性的纳米贝氏体钢,因其由纳米尺寸的超细贝氏体铁素体板条和板条间富碳的残余奥氏体薄膜组成的特殊组织结构导致其在耐磨和接触疲劳性能方面也具有优越性,该纳米贝氏体轴承钢有良好的应用前景。

关键词：高碳铬轴承钢成分设计热处理纳米贝氏体进展

低合金高强钢焊缝金属针状铁素体的高温回火性能研究

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武汉科技大学学报 2024年第2期47卷 87-92页

作者：胡富昇吴开明宋峰雨武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081 武汉科技大学冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室湖北武汉430081 龙岩学院物理与机电工程学院福建龙岩364012

采用OM、SEM、EBSD、TEM等表征技术,并结合拉伸、冲击和硬度测试等手段,对低合金高强钢焊缝金属中针状铁素体经640℃高温回火前后的显微组织和力学性能进行研究,并借助热力学计算,探讨了针状铁素体回火组织稳定性的微观机制。结果表明,... 详细信息

采用OM、SEM、EBSD、TEM等表征技术,并结合拉伸、冲击和硬度测试等手段,对低合金高强钢焊缝金属中针状铁素体经640℃高温回火前后的显微组织和力学性能进行研究,并借助热力学计算,探讨了针状铁素体回火组织稳定性的微观机制。结果表明,低合金高强度钢焊缝金属经不同时间高温回火后,组织均由体积分数约90%的针状铁素体和少量晶界铁素体构成,无明显的晶粒粗化现象,保持了针状铁素体基体的高位错密度。在回火1 h后,焊缝金属的强度和硬度显著提高;随着回火时间的延长,其强度和硬度略有下降,但整体仍维持在较高水平,这主要归因于短时回火(不超过2 h)期间,大量碳化物的析出产生了显著的析出强化作用;随着回火时间延长,析出物的类型和数量变化不大,这与热力学计算结果相吻合。

关键词：低合金高强钢焊缝金属针状铁素体回火析出物热力学

不同碳含量的MgO-C耐火材料与超低碳钢液的相互作用

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钢铁研究学报 2017年第8期29卷 616-625页

作者：王力李光强刘昱张钊李亚伟徐小峰武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

研究了3种C含量的(3%、5%、10%,质量分数)MgO-C耐火材料与超低碳钢的相互作用。利用ICPAES、氧氮分析仪、碳硫分析仪检测了与实验MgO-C耐火材料接触的钢液的成分,用XRD分析了耐火材料反应前后的物相变化,并利用SEM观察了耐火材料/钢界... 详细信息

研究了3种C含量的(3%、5%、10%,质量分数)MgO-C耐火材料与超低碳钢的相互作用。利用ICPAES、氧氮分析仪、碳硫分析仪检测了与实验MgO-C耐火材料接触的钢液的成分,用XRD分析了耐火材料反应前后的物相变化,并利用SEM观察了耐火材料/钢界面。结果表明,随着镁碳耐火材料中C含量的增加,耐火材料/钢界面附近的渗透层厚度增加;反应后钢液中的C、N、Al含量以及Mg含量随着耐火材料中C含量的增加而增加,钢中O含量随之降低;反应前后的镁碳耐火材料都有镁铝尖晶石的存在,高C含量的耐火材料反应后镁铝尖晶石含量增加,因此低碳镁碳耐火材料更有利于超低碳钢的生产。

关键词：镁碳耐火材料材料性能超低碳钢界面 C含量

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焊缝高熵化研究现状与展望

焊接学报 2022年第4期43卷 7-15,I0003页

作者：张成聪余丽玲王玉华常保华 Amir Shirzadi 吴开明武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心武汉430081 武汉科技大学武汉430081 清华大学北京100084 School of Engineering&Innovation(STEM) The Open UniversityMilton Keynes MK76AAUK

高熵合金是近年来快速发展的一种新型合金,其成分设计突破了传统合金的设计理念,是合金理论发展的一个新方向.高熵合金所具有的高熵效应、晶格畸变效应、缓慢扩散效应和鸡尾酒效应在焊接领域表现出独特的应用价值,前景十分广阔.文中总... 详细信息

高熵合金是近年来快速发展的一种新型合金,其成分设计突破了传统合金的设计理念,是合金理论发展的一个新方向.高熵合金所具有的高熵效应、晶格畸变效应、缓慢扩散效应和鸡尾酒效应在焊接领域表现出独特的应用价值,前景十分广阔.文中总结了国内外利用高熵合金四大效应开发焊接材料与工艺的研究现状和存在的问题,并对未来发展方向进行了展望.

关键词：焊缝高熵化高熵合金连接异质材料