Fe-Cr-Mn-Mo-N不锈钢的冶炼及力学性能研究

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作者 王书桓 张存帅 +1 位作者 赵定国 刘吉猛 《热加工工艺》 北大核心 2025年第4期105-107,共3页

高氮不锈钢具有优异的力学性能和化学性能。氮在钢中溶解度较低,可通过增加氮气分压和调节合金成分,增加氮在钢中的溶解度。采用50 kg真空感应炉+电渣重熔炉的方法,通过增加铬、锰含量在氮分压为80 kPa下成功冶炼出氮含量为0.5%的Fe-Cr-... 高氮不锈钢具有优异的力学性能和化学性能。氮在钢中溶解度较低,可通过增加氮气分压和调节合金成分,增加氮在钢中的溶解度。采用50 kg真空感应炉+电渣重熔炉的方法,通过增加铬、锰含量在氮分压为80 kPa下成功冶炼出氮含量为0.5%的Fe-Cr-Mn-Mo-N不锈钢;并采用不同的热处理对实验钢的性能进行研究,对屈服强度、抗拉强度、断面收缩率和断后伸长率进行了测试。结果表明,其热轧后屈服强度为885.5 MPa、抗拉强度为1123 MPa、断后伸长率为26.0%、断面收缩率为53.3%、强塑积为28.1 GPa·%;经1000℃固溶保温水冷后屈服强度518.0 MPa、抗拉强度为926 MPa、断后伸长率为36.5%、断面收缩率为65.0%、强塑积为33.1 GPa·%。对热轧后和保温水冷后数据进行对比,热轧后未经保温强度较高,经保温水冷后塑性更好、强塑积更高综合力学性能更好。 展开更多

关键词 热处理 冶炼工艺 强度 断后伸长率 断面收缩率

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钢中过渡金属氮化物结构和物性的第一性原理计算

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作者 王栋甲 李群 +2 位作者 焦晓飞 王书桓 倪国龙 《功能材料》 北大核心 2025年第4期4103-4110,共8页

钢中过渡金属氮化物(TiN、NbN、TaN、VN)的性质对于深入理解材料的微观结构和性能具有重要意义。采用第一性原理计算方法,深入分析了钢中过渡金属氮化物的晶体结构、力学性能和电子特性,揭示了这些氮化物的稳定性。研究发现,TiN具有最... 钢中过渡金属氮化物(TiN、NbN、TaN、VN)的性质对于深入理解材料的微观结构和性能具有重要意义。采用第一性原理计算方法,深入分析了钢中过渡金属氮化物的晶体结构、力学性能和电子特性,揭示了这些氮化物的稳定性。研究发现,TiN具有最大的形成焓绝对值,显示出最高的结构稳定性。能带结构分析表明,TiN、NbN、TaN和VN均为导体材料,呈现金属导电性质。弹性性能计算揭示了VN的体积模量为315 GPa,显示出较大的不可压缩性。此外,TiN和VN的剪切模量为184 GPa,表明他们在抵抗剪切形变能力方面优于NbN和TaN。弹性各向异性计算说明TiN比NbN的微观结构更均匀,而VN具有比TaN更均匀的微观结构。电荷密度分析确认了Ti-N、Nb-N、Ta-N和V-N键的共价特性。布局数计算进一步揭示了TiN、NbN、TaN和VN中存在离子键和共价键的相互作用。这些结果有助于实现钢中过渡金属氮化物的合理控制,对提升含氮不锈钢性能具有重要意义。 展开更多

关键词 氮化物 晶体结构 力学性能 电子特性 第一性原理计算

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气雾化法制高氮钢粉体过程中含氮熔滴的强化破碎数值模拟

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作者 刘嘉伟 宋春燕 +2 位作者 贵永亮 倪国龙 王书桓 《热加工工艺》 北大核心 2025年第10期140-144,共5页

运用气雾化法制备含氮不锈钢粉体的过程中,经过一次破碎后的带状熔滴在氮气流的剪切作用下破碎为细小熔滴,一般直径在50~100μm。二次雾化后,由于含氮熔滴气-液两相间界面不稳定导致内部氮气泡溢出,直径较大的熔滴因氮气“逃逸”而发生... 运用气雾化法制备含氮不锈钢粉体的过程中,经过一次破碎后的带状熔滴在氮气流的剪切作用下破碎为细小熔滴,一般直径在50~100μm。二次雾化后,由于含氮熔滴气-液两相间界面不稳定导致内部氮气泡溢出,直径较大的熔滴因氮气“逃逸”而发生再次的强化破碎。限于该微观过程无法直接在实验条件下观察分析,本研究运用Fluent16.0对该强化破碎过程进行数值模拟,获得强化破碎过程中熔滴的动终态、压力值分布和熔滴组分变化情况,同时阐述了该两相流耦合过程中的内在机理以及熔滴强化破碎后的效果。 展开更多

关键词 数值模拟 气雾化 熔滴 强化破碎

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钐铁合金感应熔炼实验参数的探究

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作者 柳昆 王书桓 +1 位作者 张一昆 李博海 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期35-40,共6页

通过感应熔炼制备钐铁合金,采用XRD、SEM、XRF等手段研究了熔炼压力和次数对熔炼过程Sm挥发以及熔炼终点钐铁合金Sm含量、相组成及组织结构演变的影响,确定了最佳原料状态和Sm补偿量。结果表明:多次熔炼后钐铁合金的相分布更加均匀稳定... 通过感应熔炼制备钐铁合金,采用XRD、SEM、XRF等手段研究了熔炼压力和次数对熔炼过程Sm挥发以及熔炼终点钐铁合金Sm含量、相组成及组织结构演变的影响,确定了最佳原料状态和Sm补偿量。结果表明:多次熔炼后钐铁合金的相分布更加均匀稳定;为避免Sm过度挥发,熔炼次数不宜过多,反复熔炼3次即可;熔炼压力越大,Sm挥发越少,同时较高的熔炼压力能够抑制合金内部组织的长大。使用均匀稳定的钐铁合金为原料进行熔炼更有利于抑制熔炼过程Sm的挥发。过多的Sm补偿量并不能稳定熔炼终点钐铁合金的Sm含量,一般感应熔炼可选取4%的纯钐补偿量。 展开更多

关键词 钐铁合金 感应熔炼 熔炼压力 熔炼次数 Sm挥发 Sm含量 微观组织

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钢铁生产全流程中CO_(2)资源化利用技术进展 被引量：1

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作者 孟鑫 李晨晓 +3 位作者 赵鹏 冯子康 纪志浩 孙华康 《烧结球团》 北大核心 2024年第6期21-34,共14页

钢铁工业作为国民经济的支柱产业,同时面临着高碳排放量的挑战。本文通过总结钢铁行业的碳排放现状,分析不同钢铁制造流程特点以及不同流程下的碳排放强度;介绍欧盟的ULCOS、日本的COURSE 50、韩国的POSCO等低碳冶金项目及其开发和应用... 钢铁工业作为国民经济的支柱产业,同时面临着高碳排放量的挑战。本文通过总结钢铁行业的碳排放现状,分析不同钢铁制造流程特点以及不同流程下的碳排放强度;介绍欧盟的ULCOS、日本的COURSE 50、韩国的POSCO等低碳冶金项目及其开发和应用的新技术,着重对比分析主要的CO_(2)捕集技术的原理、优缺点以及CO_(2)在钢铁冶炼全流程工序中的应用,证实CO_(2)在钢铁冶炼全流程中的应用效果和潜力;详细阐述CO_(2)在烧结机、高炉、电弧炉、转炉以及精炼和连铸等环节中的应用研究进展,从热力学和动力学角度分析CO_(2)在炼钢温度下的性质,指出CO_(2)可以作为氧化剂参与炼钢过程,并具有降低碳排放、提高钢水质量等优势。CO_(2)捕集及其资源化利用对于钢铁工业绿色低碳生产具有重要意义。未来应进一步研究CO_(2)的捕集和利用技术,推动其在钢铁冶炼全流程中应用,以实现钢铁行业的可持续发展。 展开更多

关键词 钢铁行业 碳排放 资源化利用 低碳冶金 碳捕集

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冷轧激光焊接DP780高铝双相带钢表面印迹产生原因

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作者 刘颖 周朝刚 +3 位作者 汪云辉 王书桓 艾立群 王海龙 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期96-101,共6页

DP780高铝(铝质量分数在0.55%~0.70%)双相钢经热轧、头尾激光焊接、酸洗、冷轧后,其带钢表面出现印迹,通过显微组织、化学成分和硬度分析研究了印迹产生原因。结果表明:在DP780双相钢焊接过程中,焊缝金属中的铝元素发生氧化形成氧化铝,... DP780高铝(铝质量分数在0.55%~0.70%)双相钢经热轧、头尾激光焊接、酸洗、冷轧后,其带钢表面出现印迹,通过显微组织、化学成分和硬度分析研究了印迹产生原因。结果表明:在DP780双相钢焊接过程中,焊缝金属中的铝元素发生氧化形成氧化铝,氧化铝未能在酸洗中有效清除;在冷轧时硬质氧化铝造成工作辊损伤,从而在带钢表面形成印迹。提高焊接速度、酸液浓度和酸洗温度能完全消除带钢表面印迹。 展开更多

关键词 高铝双相钢 激光焊接 酸洗 焊缝氧化

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转炉渣热闷法直接上线工艺处理概况及应用 被引量：6

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作者 陈虎 陶钰禧 +3 位作者 周朝刚 赵定国 王书桓 艾立群 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第6期17-25,共9页

转炉渣含丰富的金属氧化物、微量元素及矿物,具有很高的回收利用价值。钢渣热闷法以其环保低耗、回收率高的特点被逐渐应用于钢渣的预处理工艺。简要介绍转炉渣的组成和性能及质量影响因素、焖渣工艺的原理及方法和现状,重点分析研究了... 转炉渣含丰富的金属氧化物、微量元素及矿物,具有很高的回收利用价值。钢渣热闷法以其环保低耗、回收率高的特点被逐渐应用于钢渣的预处理工艺。简要介绍转炉渣的组成和性能及质量影响因素、焖渣工艺的原理及方法和现状,重点分析研究了某公司突破性地实现了转炉渣焖渣坑直接上线深度处理工艺。该工艺通过分坑倒入转炉渣、多次分段打水、颚破初破和棒磨机细磨后磁选等工艺、设备的优化,解决了当前焖渣工艺存在的焖坑内板结、焖后红块的问题,提高了钢渣质量性能,达到尾渣粒度最小化和金属铁回收量最大化,使其具备直接上线的能力,同时减少了扬尘污染与外排水资源浪费。该工艺实现了:焖渣坑直接上线比例达43%以上,脱碳线上线率达76.3%以上,尾渣破碎后粒度小于10 mm,且处理后尾渣含铁量小于1.06%,金属回收率得到大幅提升,对钢渣的回收利用具有指导意义。 展开更多

关键词 转炉渣 热闷法 直接上线 深度处理

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Fe-Cr-Si系合金的组织和高温氧化行为研究 被引量：2

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作者 秦铁玉 宋春燕 +3 位作者 马汝成 张学峰 郝威 贵永亮 《热加工工艺》 北大核心 2023年第6期62-66,共5页

Fe-Cr-Si系合金材料具有良好的耐磨、耐蚀及高温抗氧化等性能,特别是Cr、Si元素的引入能提高其高温抗氧化性能。利用电弧熔炼工艺制备了Fe20Cr10Si合金,利用XRD、SEM等研究了Fe20Cr10Si合金的显微组织和900℃空气环境中的高温氧化行为... Fe-Cr-Si系合金材料具有良好的耐磨、耐蚀及高温抗氧化等性能,特别是Cr、Si元素的引入能提高其高温抗氧化性能。利用电弧熔炼工艺制备了Fe20Cr10Si合金,利用XRD、SEM等研究了Fe20Cr10Si合金的显微组织和900℃空气环境中的高温氧化行为。结果表明,合金由初生Fe_(3)Si树枝晶和枝晶间Fe-Cr固溶体和γ-Fe相的共晶体组成。合金在900℃空气环境中的抗氧化能力是45钢的50倍。氧化形成Cr_(2)O_(3)和SiO_(2)复合氧化层对基体有保护作用,氧化前期Cr的氧化和扩散是氧化膜生长机制的主因,而后因氧化膜剥落转变为受Si的氧化和扩散控制。 展开更多

关键词 Fe-Cr-Si系合金 组织 氧化 氧化膜

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从转炉渣中去除磷的研究进展 被引量：2

9

作者 郭瑞华 周朝刚 +3 位作者 赵定国 王书桓 薛月凯 陈虎 《湿法冶金》 CAS 北大核心 2019年第6期444-448,共5页

介绍了转炉渣的组成及从转炉渣中去除磷的研究现状。从转炉渣中除磷常用工艺有磁选法、密度法、浸出法及还原法。通过对比,还原法除磷效果相对较好,工艺较简单,脱磷率可达84%。以不同还原剂在炼钢温度下气化脱磷,气化脱磷率为36%~84%。

关键词 转炉渣 脱磷 进展

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稀土合金渗氮处理研究进展 被引量：1

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作者 胡利光 宋春燕 +2 位作者 王书桓 赵定国 程世伟 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期36-38,共3页

介绍了稀土合金熔液底吹氮气、高压顶吹氮气、非平衡凝固制备合金薄带三种渗氮工艺的特点及影响渗氮效果的因素,并对稀土合金渗氮工艺存在的问题及未来的研究方向作了展望。

关键词 渗氮 稀土合金 钐铁 永磁材料

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转炉渣微区CaO-SiO2-FeO氧化物分布特性研究 被引量：1

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作者 李晨晓 赵定国 +3 位作者 薛月凯 王书桓 王黎光 倪国龙 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2019年第9期2967-2971,共5页

采用扫描电镜的背散射电子成像(BSE)和X射线能谱分析,对转炉双渣操作工艺下的前期渣和终渣进行物相分析和元素分布特征分析,研究表明:在炉渣微观区域内,Ca元素与Si元素相互附着存在,而Fe元素赋存在Ca元素和Si元素含量较少的区域,P元素... 采用扫描电镜的背散射电子成像(BSE)和X射线能谱分析,对转炉双渣操作工艺下的前期渣和终渣进行物相分析和元素分布特征分析,研究表明:在炉渣微观区域内,Ca元素与Si元素相互附着存在,而Fe元素赋存在Ca元素和Si元素含量较少的区域,P元素大多出现在Ca、Si元素含量较多区域。炉渣微区内随着CaO含量增大,微区中SiO2含量呈增加趋势;炉渣微区内随着CaO含量增加,a CaO活度增加,而微区a FeO活度先增加后降低。随着FeO含量较大,SiO2摩尔分数和活度系数均有所降低,微区中SiO2含量呈逐渐降低的趋势。 展开更多

关键词 转炉炉渣 磷赋存 微区 氧化钙 活度

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铜模喷铸对钐铁合金组织形貌及物相组成的影响

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作者 宋春燕 程世伟 +2 位作者 王书桓 赵定国 胡利光 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期37-42,共6页

采用铜模喷铸技术制备钐铁合金快速凝固试样,利用薄材的非稳态导热方程计算钐铁合金在铜模内的冷却速率。借助光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及X射线光电子能谱仪研究了钐铁合金在氮气喷铸后快速凝固过程中的组织形貌及物... 采用铜模喷铸技术制备钐铁合金快速凝固试样,利用薄材的非稳态导热方程计算钐铁合金在铜模内的冷却速率。借助光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及X射线光电子能谱仪研究了钐铁合金在氮气喷铸后快速凝固过程中的组织形貌及物相组成变化。结果表明,氮气将熔融态Sm-Fe合金喷铸到铜模内后,合金的冷却速度约为16.8 K/s;较大的冷却速率使枝晶间距明显变小,促进了合金晶粒细化,并抑制各相之间的相互扩散,合金成分更加均匀;氮化反应基本上只在喷铸试样表面进行,且生成物主要由Sm2Fe17Nx与氮的氢氧化物构成,相对含量分别为34.36%与65.64%。 展开更多

关键词 钐铁合金 铜模喷铸 快速凝固 组织形貌 物相组成 冷却速率

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非晶态钐铁合金晶化温度和时间的探究

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作者 张一昆 王书桓 +1 位作者 柳昆 赵定国 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期42-48,共7页

通过XRD、SEM、DSC等手段分析了含钐量为24%的钐铁合金晶化过程不同阶段的微观形貌和物相组成,研究了温度和时间对非晶态钐铁合金晶化的影响。结果表明:即使钐铁合金快淬速度达到35 m/s,冷却速率达到1.03×10^6 K/s,其快淬薄带也只... 通过XRD、SEM、DSC等手段分析了含钐量为24%的钐铁合金晶化过程不同阶段的微观形貌和物相组成,研究了温度和时间对非晶态钐铁合金晶化的影响。结果表明:即使钐铁合金快淬速度达到35 m/s,冷却速率达到1.03×10^6 K/s,其快淬薄带也只能形成10%~20%的非晶量;将快淬薄带球磨2.5 h后,Sm2Fe17主相已达到完全非晶,合金中仅存在少量α-Fe相。钐铁合金快淬薄带球磨2.5 h的非晶态粉末最佳晶化温度和时间分别是700℃和20 min。 展开更多

关键词 钐铁合金 快淬薄带 高能球磨 Sm2Fe17 非晶态 晶化

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自支撑NiCo_(2)O_(4)/NF电极的合成及其电化学性能表征

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作者 李艳华 王书桓 李群 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期133-138,144,共7页

以泡沫镍(NF)为自支撑集流体,通过溶剂热法和焙烧处理制备了NiCo_(2)O_(4)/NF自支撑电极,利用XRD、SEM、TEM、XPS、氮气吸脱附对NiCo_(2)O_(4)/NF的化学组成及微观结构进行表征,结果发现,由细小纳米颗粒组成的线状NiCo_(2)O_(4)有序、... 以泡沫镍(NF)为自支撑集流体,通过溶剂热法和焙烧处理制备了NiCo_(2)O_(4)/NF自支撑电极,利用XRD、SEM、TEM、XPS、氮气吸脱附对NiCo_(2)O_(4)/NF的化学组成及微观结构进行表征,结果发现,由细小纳米颗粒组成的线状NiCo_(2)O_(4)有序、垂直生长于NF骨架表面,NiCo_(2)O_(4)/NF具有的高比表面积和大量孔结构促进了电解液和电极间的充分接触,NF作为基底有利于提高NiCo_(2)O_(4)的结构稳定性。同时,对NiCo_(2)O_(4)/NF电极进行了电化学测试,结果表明,NiCo_(2)O_(4)/NF在0.5 A/g下的比电容达1 095 F/g, 10 A/g的容量保持率为68.3%,说明其具有良好的倍率性能。此外,经过999次循环,NiCo_(2)O_(4)/NF的比容量为初始比电容的82.3%。 展开更多

关键词 NiCo_(2)O_(4)/NF 电极材料 电化学性能 高比电容

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预退火时间对Sm_(2)Fe_(17)ZrNb_(0.4)Cu_(0.2)B_(0.2)非晶合金晶化的影响

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作者 王婉婷 王书桓 +1 位作者 柳昆 张一昆 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期65-69,共5页

运用高真空电弧熔炼及单辊旋淬一体炉设备,以40 m/s的速度快淬制备出Sm_(2)Fe_(17)ZrNb_(0.4)Cu_(0.2)B_(0.2)非晶合金薄带。为实现非晶合金薄带在较低的晶化温度下爆发性形核,在细化晶粒的同时改善微观组织均匀性,需提高晶化前原子有序... 运用高真空电弧熔炼及单辊旋淬一体炉设备,以40 m/s的速度快淬制备出Sm_(2)Fe_(17)ZrNb_(0.4)Cu_(0.2)B_(0.2)非晶合金薄带。为实现非晶合金薄带在较低的晶化温度下爆发性形核,在细化晶粒的同时改善微观组织均匀性,需提高晶化前原子有序度,因此对薄带在500℃下进行不同时间的预退火处理,研究不同预退火时间下非晶合金晶化演变过程。X射线衍射仪(XRD)和高分辨率透射电镜(HRTEM)分析结果表明:长时间的预退火处理对α-Fe相的析出影响较大;预退火温度为500℃时,预退火时间应不超过90 min;预退火时间过长导致晶相提前析出,晶化组织不均匀。 展开更多

关键词 钐铁系永磁材料 非晶合金薄带 预退火时间 晶化 Α-FE

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X80钢腐蚀行为和防腐蚀措施的研究进展

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作者 周朝刚 胡锦榛 +3 位作者 陈庆功 陈琪雅 王书桓 艾立群 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2022年第3期16-22,35,共8页

阐述了X80钢在土壤、海水、酸雨和油田采出水等环境中的腐蚀行为;对目前X80钢的防腐蚀措施进行了介绍,包括阴极保护、防护涂层、缓蚀剂和表面处理等技术。最后,对X80钢腐蚀研究和防腐蚀措施的发展方向进行了展望。

关键词 X80钢 土壤腐蚀 阴极保护 缓蚀剂

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