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基于火焰特征提取和PSO-ELM算法的转炉碳温预测

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钢铁研究学报 2025年第02期 141-150页

作者：张强杨勇戴雨翔赵博林路钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所

转炉炉口火焰的颜色和纹理与转炉碳含量及温度存在密切的联系，通过火焰特征提取和神经网络模型预测转炉碳温为转炉终点控制提供了新的思路。基于转炉炉口火焰光谱数据集以及PSO-ELM神经网络建立了转炉碳含量及温度预测模型。针对原始... 详细信息

转炉炉口火焰的颜色和纹理与转炉碳含量及温度存在密切的联系，通过火焰特征提取和神经网络模型预测转炉碳温为转炉终点控制提供了新的思路。基于转炉炉口火焰光谱数据集以及PSO-ELM神经网络建立了转炉碳含量及温度预测模型。针对原始光谱中含有较多的噪声、杂散光等问题，采用小波算法对光谱数据集进行降噪处理。由于炉口火焰光谱数据量大，冗余信息较多，采用Skowron差别矩阵的属性约简算法从给定的2 048维波长数据中找到对决策结果具有显著影响的8个特征指标。通过计算8个特征指标的MIC系数，证明所选指标具有独立性与非共线性，避免了因为指标之间高度相关导致建模不稳定以及过拟合的风险。基于PSO-ELM算法建立了预测模型，针对ELM在初始化时随机产生输入权值和隐含层阈值的缺陷，采用粒子群算法进行了优化。通过将PSO-ELM模型应用到转炉碳温的预测中，实例验证表明该模型在碳温预测上的精度较高，预测效果良好，适用于转炉碳温预测，有较好的工程应用前景。

关键词：转炉冶炼终点控制机理模型炉口火焰识别 ELM神经网络

440 MPa级免涂装耐候钢用焊丝熔敷金属的强韧化机理研究

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机械工程学报 2025年

作者：安同邦曾道平历承业吴占民马成勇彭云钢铁研究总院焊接研究所东方电机有限公司

使用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等方法，对440 MPa级免涂装耐候钢用焊丝熔敷金属的组织和性能进行测试表征，重点研究熔敷金属的强韧化机理。结果表明，熔敷金属的柱状晶组织由先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素... 详细信息

使用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等方法，对440 MPa级免涂装耐候钢用焊丝熔敷金属的组织和性能进行测试表征，重点研究熔敷金属的强韧化机理。结果表明，熔敷金属的柱状晶组织由先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素体和少量M-A组元组成，焊道间组织由准多边形铁素体和少量M-A组元组成；熔敷金属的屈服强度为482.5 MPa，抗拉强度为565 MPa，断后伸长率为30%，断面收缩率为77.5%，-40℃冲击吸收功为187.6 J，强韧性匹配良好；细晶强化是熔敷金属最重要的强化方式，固溶强化和位错强化对强度的贡献较小，但未发生析出强化；针状铁素体和准多边形铁素体阻碍裂纹扩展能力较强，提高冲击韧性，但是先共析铁素体、侧板条铁素体和M-A组元阻碍裂纹扩展能力较弱，且M-A组元易诱发微裂纹，降低冲击韧性。研究为440 MPa级免涂装耐候钢用焊接材料研制提供了参考。

关键词： 440 MPa级免涂装耐候钢气保护实心焊丝熔敷金属显微组织强韧化机理

GH4065A高温合金塑性连接过程中界面组织演变行为

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材料工程 2025年第1期53卷 99-109页

作者：苏力东孟庆琪宁永权黄烁张文云张北江西北工业大学材料学院西安710072 钢铁研究总院高温材料研究所北京100081

为了解GH4065A合金在塑性连接过程中界面组织的演变规律,在1050~1110℃,20~40 MPa和20~35 min的条件下,开展GH4065A合金塑性连接实验。通过OM,SEM,EBSD表征接头中连接区与未连接区之间的特殊位置,深入研究连接温度、保载时间、连接压力... 详细信息

为了解GH4065A合金在塑性连接过程中界面组织的演变规律,在1050~1110℃,20~40 MPa和20~35 min的条件下,开展GH4065A合金塑性连接实验。通过OM,SEM,EBSD表征接头中连接区与未连接区之间的特殊位置,深入研究连接温度、保载时间、连接压力对界面微观组织的影响规律,重点关注塑性连接时界面上再结晶晶粒的形成以及原始界面的愈合过程。结果表明:提高连接温度、压力,延长保载时间有利于实现界面愈合,但与此同时也会促进接头晶粒的粗化,在1080℃,30 MPa,30 min的参数下所得的塑性连接接头组织均匀且无明显缺陷,具有良好的冶金结合效果。在界面冶金结合形成的过程中,发生晶界弓出形核为主的非连续性动态再结晶,存在亚晶渐进性转动形核的连续性动态再结晶。随着塑性连接的持续进行,再结晶晶粒形核并向原始界面生长,从而促进界面的消除。塑性连接致冶金结合形成主要经历初始接触、形核与晶粒长大、接头形成三个阶段。

关键词： GH4065A高温合金塑性连接界面微观组织动态再结晶界面愈合

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钝感高能硝胺发射药内弹道性能的预测

含能材料 2025年第1期33卷 57-64页

作者：郭志罡李梓超李曼曼邬睿魏伦于慧芳王琼林温晓沐西安近代化学研究所陕西西安710065 中国兵器工业第208研究所北京102202

为了分析钝感高能硝胺发射药内弹道性能的影响因素,基于密闭爆发器试验和14.5 mm弹道测试构建了高能硝胺发射药的内弹道模型,采用粒子群算法拟合了模型修正系数,进而基于模型理论计算分析了燃烧渐增性因子Pr及装药量ω对弹丸初速V_(0)... 详细信息

为了分析钝感高能硝胺发射药内弹道性能的影响因素,基于密闭爆发器试验和14.5 mm弹道测试构建了高能硝胺发射药的内弹道模型,采用粒子群算法拟合了模型修正系数,进而基于模型理论计算分析了燃烧渐增性因子Pr及装药量ω对弹丸初速V_(0)和最大膛压p_(m)的影响。结果表明:基于经典内弹道理论预测高能硝胺发射药动态燃烧特性时,需考虑燃速修正系数χ和火药力利用系数η。与静态燃烧相比,动态燃烧的等效燃速相对增长可超过10%。同时,由于能量耗散的影响,理论计算中仅80%左右的火药力可有效转换为弹丸动能。发射药内弹道性能受Pr、ω、χ和η的耦合影响。作为主要机制,发射药静态燃烧性能和装药量显著影响着内弹道性能;V_(0)和ω线性正相关,p_(m)可表征为ω的指数函数;Pr决定了不同关联式中的系数。然而,在不同工艺条件下,χ和η的波动使内弹道性能变化,增大了拟合关联式的预测偏差。

关键词：钝感高能硝胺发射药内弹道性能燃速修正系数火药力利用系数拟合关联式

激光功率对铝硅镀层热成形钢激光填丝焊接接头组织和性能的影响

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热加工工艺 2025年第1期54卷 73-79页

作者：邢德远曹洋彭云马成勇赵琳夏明生田志凌钢铁研究总院有限公司焊接研究所北京100081 唐山钢铁集团有限责任公司技术中心河北唐山063016

采用光纤激光填丝焊接工艺对铝硅镀层热成形钢进行了焊接,研究了激光功率对焊接接头宏观形貌和组织性能的影响。结果表明:在铝硅镀层热成形钢激光填丝焊接过程中,焊丝以液桥过渡的形式稳定熔入熔池,焊缝成形良好。热处理后,焊缝组织主... 详细信息

采用光纤激光填丝焊接工艺对铝硅镀层热成形钢进行了焊接,研究了激光功率对焊接接头宏观形貌和组织性能的影响。结果表明:在铝硅镀层热成形钢激光填丝焊接过程中,焊丝以液桥过渡的形式稳定熔入熔池,焊缝成形良好。热处理后,焊缝组织主要为马氏体和δ-铁素体。随着激光功率增大,焊缝Al含量先增大后减小,致使焊缝中δ-铁素体比例先增大后减小,焊接接头抗拉强度先减小后增大。当激光功率为3.5 kW时,焊接接头抗拉强度达到1490 MPa,接头强度系数约为97.6%。

关键词：铝硅镀层热成形钢激光填丝焊接激光功率组织力学性能

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高强双相钢的工艺设计与组织性能分析

中国冶金 2025年第02期 45-54页

作者：王业勤刘万春郭亚南王国强侯晓英毕永杰丁明凯陈钢山东钢铁集团日照有限公司钢铁研究院

为实现双相钢材料“素化”,采用低成本成分设计，通过2种退火工艺处理，得到不同的相组成，从而获得F/M和F/B 2种不同力学性能特征的高强双相钢材料，并分析了微观组织形貌和力学性能特征。结果表明，F/M双相钢由62%铁素体和38%马氏体... 详细信息

为实现双相钢材料“素化”,采用低成本成分设计，通过2种退火工艺处理，得到不同的相组成，从而获得F/M和F/B 2种不同力学性能特征的高强双相钢材料，并分析了微观组织形貌和力学性能特征。结果表明，F/M双相钢由62%铁素体和38%马氏体组成；铁素体存在再结晶和取向附生铁素体2种形态，晶粒平均直径约为3.9μm,块状马氏体晶粒直径为0.5～2.5μm;其断后伸长率达到17.6%,而屈服强度及屈强比较低，分别为588 MPa和0.547。F/B双相钢由40%铁素体、49%粒状贝氏体及11%残留奥氏体组成；铁素体只存在再结晶铁素体1种形态，晶粒平均直径约为3.4μm;其扩孔率和强塑积均较高，分别为33%和20.38 GPa·%。不同于F/M钢的微孔长大聚集型断裂，F/B双相钢在三相协调变形作用下强塑匹配性有效提高，断后伸长率为16.2%,同时屈服强度和抗拉强度分别达到812、1 258 MPa,相较于F/M双相钢，其提高幅度分别达到38.1%和17.0%。F/M双相钢中两相交界处存在较大的界面能级差，扩孔过程中微裂纹会直接在F/M两相交界处迅速扩展直至断裂；而对于F/B双相钢，贝氏体内部岛状组织尺寸不一，其强度可有效削弱或钝化微裂纹尖端所承受的局部应力作用，从而提高其扩孔性能，扩孔率达到33%。研究结果对高强双相钢材料实现高性能以及多用途的设计和制造具有一定的参考意义。

关键词：双相高强钢工艺设计微观组织形貌特征力学性能扩孔性能

Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢热锻环粗晶粒的遗传及细化

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金属热处理 2025年第1期50卷 169-173页

作者：丁雅莉高齐王敖钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

针对Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢热锻环的晶粒粗大问题,研究了锻态粗晶的遗传温度范围,确定了细化晶粒的再结晶温度(T_(re)),同时研究了重复加热/冷却的晶粒细化效应以及其对力学性能的影响。结果表明:在试验钢Af以上很宽的温度范围内... 详细信息

针对Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢热锻环的晶粒粗大问题,研究了锻态粗晶的遗传温度范围,确定了细化晶粒的再结晶温度(T_(re)),同时研究了重复加热/冷却的晶粒细化效应以及其对力学性能的影响。结果表明:在试验钢Af以上很宽的温度范围内遗传锻态粗晶,950℃附近固溶处理后形成晶界完全封闭、明显细化的奥氏体晶粒,表明再结晶温度T_(re)≈950℃,进一步提高固溶温度时晶粒持续长大;略低于950℃重复加热/冷却时晶界大幅迁移形成晶界未封闭、尺寸明显细化的晶粒,在950℃重复加热/冷却仍有细化晶粒作用,但进一步提高温度重复加热/冷却时的晶粒细化作用减弱,1050℃重复加热/冷却不再有晶粒细化效果;875℃重复加热/冷却时细化晶粒能明显改善其冲击性能,但抗拉强度和屈服强度下降,表现出强度随晶粒尺寸细化而下降的现象;925℃和975℃(T_(re)附近)加热/冷却1次的强度和韧性与875℃加热/冷却3次的接近,虽然重复加热/冷却时晶粒略有细化,但力学性能无明显变化。

关键词：马氏体时效不锈钢锻态粗晶粗晶遗传再结晶重复加热/冷却

构型熵对稀土锆酸盐陶瓷抗CaO-MgO-Al2O3-SiO2侵蚀性能的影响

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硅酸盐学报 2025年第3期 630-639页

作者：王晓波贺智勇杨潇王峰李江涛张启富钢铁研究总院有限公司中国钢研科技集团有限公司中国科学院理化技术研究所

随着航空涡轮发动性能的提升，涡轮进口温度持续升高，传统的YSZ热障涂层已不能满足使用要求，稀土锆酸盐陶瓷材料以其优异的特性，被认为是最有潜力成为下一代热障涂层的候选材料。通过无压固相烧结工艺在1650℃保温10 h条件下制备了... 详细信息

随着航空涡轮发动性能的提升，涡轮进口温度持续升高，传统的YSZ热障涂层已不能满足使用要求，稀土锆酸盐陶瓷材料以其优异的特性，被认为是最有潜力成为下一代热障涂层的候选材料。通过无压固相烧结工艺在1650℃保温10 h条件下制备了■ 5种稀土锆酸盐陶瓷，旨在研究构型熵对稀土锆酸盐陶瓷抗CaO-MgO-Al2O3-SiO2（CMAS）侵蚀性能的影响。研究结果表明：(Y0.2Gd0.2Er0.2Yb0.2Lu0.2)2Zr2O7抗CMAS侵蚀性能最好，1300℃保温5 h侵蚀条件下，侵蚀深度仅为22μm。利用5种稀土锆酸盐陶瓷的组分离子半径和光学碱度对其抗CMAS侵蚀性能进行了综合分析，结果显示：离子半径和光学碱度对稀土锆酸盐陶瓷抗CMAS侵蚀性能均有一定影响。将5种稀土锆酸盐陶瓷粉体与CMAS混合烧结，利用XRD、SEM、EDS对反应产物进行了表征，稀土锆酸盐陶瓷与CMAS主要反应产物为近球形的RE-ZrO2和针柱状晶体RE-apatite （RE:Y,Gd,Er,Yb,Lu），其中RE-apatite有利于减缓CMAS的侵蚀程度，提高稀土锆酸盐陶瓷抗CMAS侵蚀性能。此外，对稀土锆酸盐陶瓷抗CMAS侵蚀机理进行了分析，当稀土锆酸盐陶瓷与CMAS反应时，通过“溶解–再沉淀”机制结晶生成RE-ZrO2和RE-apatite形成致密层，阻止CMAS进一步侵蚀的作用。

关键词：稀土锆酸盐陶瓷构型熵高熵陶瓷热障涂层

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贝氏体钢轨磨损与接触疲劳行为的研究进展

材料导报 2025年第1期39卷 255-265页

作者：齐顺顺王文健汪渊丁昊昊西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室摩擦学研究所成都610031 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司四川攀枝花617000

钢轨的磨损和滚动接触疲劳是轮轨接触过程中的主要损伤形式,对铁路轨道安全与维护有着至关重要的影响。随着列车轴重的增加,贝氏体钢轨疲劳损伤问题日益凸显,严重危及行车安全。本工作综述了国内外贝氏体钢轨磨损与疲劳损伤在近年来的... 详细信息

钢轨的磨损和滚动接触疲劳是轮轨接触过程中的主要损伤形式,对铁路轨道安全与维护有着至关重要的影响。随着列车轴重的增加,贝氏体钢轨疲劳损伤问题日益凸显,严重危及行车安全。本工作综述了国内外贝氏体钢轨磨损与疲劳损伤在近年来的研究进展,重点阐述了贝氏体钢轨的磨损和滚动接触疲劳性能及两者之间的竞争关系,并与珠光体钢轨的试验结果进行了对比;总结了不同因素(显微组织、服役条件、环境介质)对贝氏体钢轨磨损及滚动接触疲劳性能的影响;提出了未来重点研究方向建议:基于化学成分调控与热处理工艺参数优化的稳定残余奥氏体组织制备,贝氏体钢轨在不同服役条件下的适用性研究,贝氏体钢轨在腐蚀、高低温等复杂恶劣环境下的使用性能研究。

关键词：贝氏体钢轨磨损滚动接触疲劳影响因素